BTI

CAPITOLUL 1

11 CCAAPPIITTOOLLUULL II..

BAZELE TEORETICE

ALE PRELUCRĂRII ELECTRONICE

A DATELOR

Bazele tehnologiei informaţiei şi comunicaţiilor 4

În vederea realizării unei conduceri eficiente a activităţii economico-sociale este necesar să se cunoască despre orice sistem component al acesteia urmatoarele elemente: resursele de care dispune sistemul, obiectivele pe care le urmăreşte acesta şi modul concret de desfăşurare a fenomenelor şi proceselor. Aceste aspecte impun realizarea unei informări continue a factorilor decizionali utilizând mijloace adecvate. Rolul principal în acest proces revine în prezent tehnologiilor informaţiei şi comunicaţiilor prin elementele lor componente.

11..11.. AAssppeeccttee ggeenneerraallee pprriivviinndd tteehhnnoollooggiiaa iinnffoorrmmaaţţiieeii şşii

ccoommuunniiccaaţţiiiilloorr

În ultimele decenii şi cu precădere în prezent asistăm la o dezvoltare spectaculoasă a tehnologiilor din domeniul comunicaţiilor, electronicii şi informaticii. Societatea în ansamblul ei este influenţată din ce în ce mai mult de tehnologia informaţiei şi a comunicaţiilor, reţeaua INTERNET având un rol hotărator în acest sens. Informaţia este considerată ca fiind o resursă vitală deoarece determină obţinerea unor avantaje materiale şi financiare în funcţie de modul cum managerii unităţilor economice şi sociale ştiu să o folosească. Se constată tot mai mult că :

• Întreprinderile sunt constrânse să reacţioneze la semnalele pieţei în timp real, în care scop trebuie să-şi amplifice sau să-şi restructureze procesele de producţie, să-şi administreze produsele cu eficienţă sporită eliminând stocurile atunci când este posibil acest fapt.

• Se utilizează din ce în ce mai mult tranzacţiile electronice pentru efectuarea plăţilor, încasărilor, creditărilor şi altor operaţii.

• A crescut gradul de prelucrare a datelor, s-au automatizat procesele decizionale, se adoptă soluţii integrate pe scară largă.

• Firmele aflate în topul afacerilor din lume au un mod de organizare şi management concentrat pe integrarea activităţilor şi proceselor economice cu noile tehnologii informaţionale şi de comunicaţii.

Tehnologiile informaţionale sunt definite în literarura de specialitate în mai multe moduri. Astfel, B. H. Boar1 defineşte tehnologiile informaţionale drept “cele care permit pregătirea, colectarea, transportul, regăsirea, memorarea, accesul, prezentarea şi transformarea informaţiei sub orice format (voce, grafică, text, video şi imagine)”. Departamentul de Comerţ şi Industrie al Marii Britanii defineşte tehnologiile informaţionale ca fiind “cele care permit colectarea, stocarea şi transmiterea informaţiilor sub formă

1 B. H. Boar – The Art of Strategic Planning for Information Technologies, 2

nd edition, John Wiley

& Sons, Inc, New York, 2001

Bazele teoretice ale prelucrării electronice a datelor 5

de voce, imagine, text şi numerică pe baza microelectronicii, prin intermediul combinării informaticii cu telecomunicaţiile2”. Rezultă că tehnologiile informaţionale au în structura lor următoarele comportamente principale:

• hardware-ul – echipamente de prelucrare a datelor şi informaţiilor; • software-ul de bază – programe speciale pentru utilizarea calculatoarelor

electronice, în principal sisteme de operare; • bazele de date; • suporturi moderne de date; • mijloacle de comunicare a datelor şi informaţiilor; • programe informatice de aplicaţii; • reţele, protocoale şi standarde de comunicaţii; • firme specializate în informatizări, şi altele.

În literatura de specialitate se precizează faptul că dezvoltarea şi extinderea reţelei INTERNET a avut şi are o influenţă deosebită asupra evoluţiilor spectaculoase în domeniul tehnologiei informaţiei şi comunicării. Societatea contemporană are caracteristica principală că s-a transformat în societatea informaţională, în care accesul la informaţii şi cunoştinţe este principala cale de succes în afacerile organizaţiilor economice şi sociale, precum şi ale specialiştilor în diverse domenii de activitate. În condiţiile actuale o unitate economică modernă nu poate supravieţui fără a dispune de informaţii în timp real, iar acest fapt nu poate fi realizat decât prin utilizarea tehnologiilor informaţionale şi de comunicaţii. Din cele prezentate anterior rezultă că informatizarea activităţilor la nivel microeconomic şi macroeconomic are un rol esenţial în procesul de utilizare eficientă a a tehnologiilor informaţionale şi de comunicaţii. Ca urmare, în cele ce urmează vom defini conceptele de sistem informaţional, sistem informatic, informaţie, decizie şi altele, iar în capitolele manualului de faţă se prezintă elementele de bază din structura tehnologiilor informaţionale şi de comunicaţii. Întreprinderile moderne vor trebui să facă investiţii suficient de mari în tehnologia informaţiilor, acestea reprezentând o condiţie a succesului în managementul informaţiei şi ca urmare în eficienţa activităţilor desfăşurate de acestea.

11..22.. SSiisstteemmuull iinnffoorrmmaaţţiioonnaall şşii ssiisstteemmuull iinnffoorrmmaattiicc..

DDeeffiinniiţţiiee,, rrooll şşii eelleemmeennttee ccoommppoonneennttee

Pentru organizarea şi conducerea activităţilor la nivel macroeconomic şi microeconomic sunt necesare informaţii şi date diverse. Acestea sunt puse la dispoziţia conducătorilor de către sistemul informaţional al organizaţiei respective.

2 Lucey T. – Management Information Systems, DP Publications Ltd London, 1993


Orice unitate economică sau socială dispune de un sistem informaţional în scopul desfaşurării activităţii ei. Sistemul informaţional reprezintă un anasamblu tehnico-organizatoric de concepere şi obţinere a informaţiilor în vederea fundamentării deciziilor necesare conducerii unui anumit domeniu de activitate.

În cadrul sistemului informaţional sunt cuprinse o serie de metode, tehnici şi procedee de culegere, transmitere, prelucrare şi stocare a informaţiilor şi datelor. Sistemul informaţional a apărut ca o necesitate a conducerii activităţii

economico-sociale, s-a dezvoltat în paralel cu aceasta şi în funcţie de metodele

de conducere utilizate.

Din definiţia sistemului informaţional rezultă că acesta este grefat întotdeauna pe sistemul economic pe care-l deserveşte, ca urmare este dependent de structura organizatorică a acestuia. Sistemul informaţional are în componenţa sa resurse materiale, umane şi informaţionale, care sunt angrenate pentru rezolvarea sarcinilor pe care acesta le are de rezolvat la un anumit moment, sau într-o perioadă de timp. În cadrul resurselor materiale ale sistemului informaţional sunt cuprinse: clădirile şi construcţiile destinate în acest scop, inventarul de birou, rechizitele, documentele primare şi centralizatoare necesare consemnării datelor şi informaţiilor, precum şi alte elemente materiale. În cadrul resurselor umane se cuprinde întreg personalul tehnic, economic şi de altă specialitate care desfaşoară activitate informaţională în diverse compartimente ale organizaţiei respective. Resursele informaţionale se compun din ansamblul datelor si informaţiilor înscrise în documentele primare şi centralizatoare sau pe alte suporturi de date. În afara elementelor menţionate anterior mai conţine şi cadrul organizatoric, metodologic şi legal pe baza căruia se desfăşoară activităţile din sistemul informaţional. Între toate elementele prezentate mai sus există o strânsă interdependenţă care permite realizarea obiectivelor sistemului informaţional. Dacă considerăm o unitatea economică sau socială ca fiind un sistem un ansamblu de elemente materiale şi umane intercorelate între ele), putem distinge în structura ei trei subsisteme, şi anume: subsistemul de conducere (decizional), subsistemul informaţional (de informare) şi subsistemul operaţional (condus), între care există legături aşa cum rezultă din figura 1.1. Deoarece orice subsistem poate fi tratat ca un sistem, vom folosi în continuare pentru acesta termenul de sistem. Din figura 1.1. rezultă că sistemul informaţional realizează legatura în ambele sensuri între sistemul de conducere şi sistemul operaţional sau condus, după cum urmează:


• ca urmare a desfăşurării procesului de execuţie din sistemul operaţional rezultă date, care sunt consemnate de către sistemul informaţional pe documente primare sau alte documente ;

• datele rezultate din procesul operaţional sunt apoi culese, transmise şi prelucrate de către sistemul informaţional, obţinându-se informaţii;

• informaţiile obţinute din procesul de prelucrare a datelor sunt transmise de către sistemul informaţional sistemului de conducere;

• sistemul de conducere (decizional) analizează informaţiile şi adoptă variante de decizii;

• deciziile adoptate de sistemul de conducere sunt transmise apoi prin intermediul sistemului informaţional sistemului operaţional, care le pune în aplicare;

• ca urmare a aplicării deciziilor în sistemul operaţional rezultă din nou date şi ciclul se repetă.

Perfecţionarea activităţii de conducere impune asigurarea unei informări rapide şi cuprinzatoare, pe fiecare treaptă ierarhică. Aceasta obligă conducerea unitătii economice să-şi perfecţioneze sistemul informaţional astfel încât să realizeze următoarele sarcini:

• asigurarea tuturor informaţiilor despre situaţia trecută, prezentă şi viitoare a activităţii;

• obţinerea unor informaţii sintetice şi complete privind rezultatele de ansamblu ale unităţii economice ;

• utilizarea unor indicatori cu putere mare de caracterizare; • realizarea unui acces direct şi imediat la un volum de informaţii din mai

multe domenii de activitate; • realizarea unui grad ridicat de selectivitate a informaţiilor; • existenţa unui sistem de urmărire şi control rapid şi eficient, şi altele.

Îndeplinirea acestor sarcini se realizează prin proiectarea, realizarea şi implementarea unui sistem informatic.

Sistemul informatic este un ansamblu tehnico-organizatoric de obţinere automată a informaţiilor în vederea fundamentării deciziilor.

Din definiţia de mai sus rezultă că sistemul informatic este acea parte a sistemului informaţional în care operaţiile de culegere, transmitere, prelucrare şi stocare a datelor se realizează cu ajutorul calculatorului electronic. Sistemul informatic, reprezintă de fapt partea automatizată a sistemului informaţional.


Figura 1.1. Relaţiile dintre subsistemul informaţional, subsisemul conducător şi subsistemul condus al unei unităţi economice sau sociale.

Elementele componente ale sistemului informatic sunt: • baza tehnico-materială;

PROCES

DE

CONDUCERE

SUBSISTEMUL DE CONDUCERE

I

N

T

R

A

R

I

I

E

S

I

R

I

SUBSISTEMUL INFORMATIONAL

I

N

T

R

A

R

I

I

E

S

I

R

I

SUBSISTEMUL OPERATIONAL

PROCES

DE

EXECUTIE

I

N

T

R

A

R

I

I

E

S

I

R

I

INFORMATII DECIZII

DECIZII DATE

PROCES

INFORMATIONAL


• sistemul de operare; • programele de aplicaţii; • baza de date; • resursele umane; • cadrul organizatoric; • cadrul legal.

-Baza tehnico-materială - este constituită din clădirile sau construcţiile destinate în acest scop, inventarul de birou, rechizitele, ansamblul de echipamente pentru culegerea, transmiterea, prelucrarea şi stocarea automată a informaţiilor şi datelor, suporturile moderne de date şi alte elememte materiale. -Sistemul de operare - totalitatea programelor speciale care asigură utilizarea optimă a resurselor fizice şi logice ale unui calculator electronic; -Programele de aplicaţii -cuprind totalitatea programelor scrise într-un anumit limbaj de programare, care asigură prelucrarea datelor dintr-un anumit domeniu, pentru obţinerea diferitelor situaţii (rapoarte) necesare în procesul de conducere a activităţii economice. - Baza de date - un ansamblu de colecţii de date, programe şi descrierea legăturilor dintre acestea. In baza de date sunt stocate datele supuse prelucrării, precum şi programele utilizate în procesul de prelucrare automată. - Resursele umane - cuprind personalul de specialitate (operatori, programatori, analişti, ingineri de sistem) care desfăşoară activităţi în cadrul sistemului informatic. - Cadrul organizatoric şi metodologic - se referă la regulamentul de organizare şi funcţionare a compartimentelor de informatică (staţie de calcul, oficiu de calcul, centru de calcul, altă formă de unitate de informatică), precum şi la diversele metodologii de analiză şi proiectare a sistemelor informatice. - Cadrul legal – se referă la legi, ordonanţe, alte acte normative care reglementează desfăşurarea activităţii de informatică în unităţile economice şi sociale. Sarcina principală a sistemului informatic este de a executa automat operaţiile de culegere transmitere, prelucrare şi stocare a datelor şi a informaţiilor, precum şi de a furniza factorilor de conducere informaţiile necesare procesului decizional. De asemenea sistemul informatic prin componentele sale permite automatizarea unor decizii şi difuzarea rapidă a lor spre cei interesaţi. Utilizarea sistemelor informatice în unităţile economice sau sociale contribuie la creşterea gradului de organizare a activităţiilor precum şi la creştere a eficienţei activităţilor respective în ansamblul lor.


11..33.. NNooţţiiuunniillee ddee iinnffoorrmmaaţţiiee,, ddaattăă şşii ddeecciizziiee.. CCllaassiiffiiccaarreeaa

iinnffoorrmmaaţţiiiilloorr şşii fflluuxxuurriilloorriinnffoorrmmaaţţiioonnaallee

Printre cele mai importante elemente cu care operează conducerile unităţilor economice în mod curent se află informaţiile şi deciziile, elemente inseparabile care se condiţionează reciproc. Deciziile se pot fundamenta ştiinţific numai prin intermediul imformaţiilor, care sunt "materia primă" în procesul decizional. Din punct de vedere al conducerii şi organizării, informaţia reprezintă elementul purtător de noutate despre evenimentele, fenomenele interne şi externe care declanşează procesul decizional, respectiv toate acţiunile rezultate din execuţia deciziilor. În literatura de specialitate sunt foarte multe definiţii ale informaţiei . Astfel, Norbert Wiener spunea ca "informaţia este informaţie, nici materie nici energie". Pavel Apostol definea informaţia ca fiind "un element material cu proprietatea de a fi semn cu semnificaţii pentru un sistem de acţiune, şi care dispune de proprietatea de a genera acţiuni predictive ale sistemului în raport cu un repertoriu cunoscut de acţiuni". În dicţionarul de matematică şi cibernetică, informaţia este definită ca fiind "o înştiinţare în general". Dacă pornim de la ideea că informaţia este una din cele trei forme de manifestare ale materiei alături de substanţă şi energie, atunci putem trage concluzia că însăşi încercarea de definire a celor trei concepte primare, deci şi a informaţiei este un nonsens. Pornind însă de la teoria comunicaţiilor, putem defini totuşi informaţia ca fiind un mesaj, un semnal ce reflectă starea unui sistem sau a mediului în care aceasta funcţionează şi care aduce receptorului ei un spor de cunoaştere. Informaţiile se obţin în general din procesul de prelucrare a datelor. Ele nu se

confundă însă cu datele.

Data reprezintă o înşiruire de caractere numerice sau alfanumerice, ce are o anumită semnificaţie. Orice informaţie este o dată, dar nu orice dată este o informaţie, ci numai data care aduce receptorului ei un spor de cunoaştere. Ca urmare noţiunea de informaţie trebuie legată întotdeauna de noţiunea de noutate, de aportul ei la micşorarea nedeterminării sistemului reflectat. Deoarece în procesul de prelucrare se operează cu formele concrete de exprimare a informaţiilor, se poate afirma că obiectul prelucrării îl constituie datele, iar rezultatele prelucrării sunt informaţiile. În literatura de specialitate se întâlnesc diverse criterii de clasificare a informaţiilor, printre care amintim: a) După forma de exprimare a fenomenelor pe care le reflectă informaţia poate fi: analogică, numerică, nenumerică.


• informaţia analogică - caracterizează parametrii cu variaţie continuă din cadrul proceselor tehnologice, cum ar fi: presiunea, temperatura, viteza, tensiunea electrică, etc;

• informaţia numerică sau cantitativă, exprimă aspectul cantitativ al fenomenelor şi se prezintă sub formă de cifre, care se obţin prin măsurare, numărare, cântărire sau calcul.

• informaţia nenumerică sau calitativă care exprimă aspecte calitative şi se prezintă într-o mare varietate de forme: concepte, liste bibliografice, texte,

rapoarte, etc. b) După suportul informaţional utilizat pentru transmitere, informaţia poate fi: verbală, scrisă, grafică, imagini, sub forma undelor radio sau magnetice, sub formă codificată şi memorată pe cartele magnetice, benzi sau discuri magnetice, discuri optice, etc. c) După situarea în timp faţă de momentul desfăşurării procesului sau fenomenului reprezentat, informaţiile sunt: active, pasive şi previzionale.

• Informaţiile active – se referă la procese sau fenomene în curs de desfăşurare. Se mai numesc şi operative.

• Informaţiile pasive - reflectă procese şi fenomene care au avut loc şi care s-au terminat. Acestea sunt utile pentru conducerea activităţii viitoare în condiţii de repetare a unor procese şi fenomene.

• Informaţiile previzionale sunt cuprinse în planuri şi programe, caracterizând procese şi fenomene ce se vor desfăşura în viitor. Ele au un caracter de direcţionare a activităţii organizaţiei respective în perioadele viitoare.

d) După conţinut, informaţiile sunt: elementare, complexe şi sintetice. • Informaţiile elemantare - definesc operaţii şi fenomene indivizibile (ce nu se mai

descompun în alte elemente). • Informaţiile complexe - sunt rezultate din agregarea informaţiilor elementare

pentru a caracteriza un proces sau fenomen. • Informaţiile sintetice - reflectă aspecte legate de obţinerea unor indicatori

sintetici (preţ, cost, productivitate, etc.) şi permit caracterizarea de ansamblu a modului de desfăşurare a unei activităţi.

e) După domeniul de activitate la care se referă informaţiile pot fi: tehnologice,

tehnico-ştiinţifice şi economice.

• Informaţiile tehnologice - sunt utilizate pentru conducerea şi dirijarea proceselor tehnologice.

• Informaţiile tehnico-ştiinţifice - sunt utilizate în domeniul cercetării ştiinţifice şi proiectării tehnologice.

• Informaţiile economice - se utilizează în procesul conducerii activităţii economico-sociale. Ele devin utile numai printr-un schimb permanent între lucrătorii situaţi pe diferite trepte organizatorice dintr-o unitate


economică în funcţie de specificul fiecărui compartiment funcţional. Aceste informaţii circulă în cadrul organizaţiilor între persoane şi între compartimente, precum şi între unităţi economico-sociale diferite, formând circuite informaţionale.

Circuitul informaţional cuprinde drumul pe care îl parcurge informaţia din momentul apariţiei unui eveniment şi până când pe baza cunoaşterii lui se declanşează un nou eveniment. O secţiune prin acest circuit informaţional formează un flux informaţional.

Fluxul informaţional reprezintă cantitatea de informaţii care circulă între două puncte ale grafului organizaţional, având: destinaţie, conţinut, sens şi frecvenţă bine stabilite. Din punct de vedere al locului unde iau naştere, fluxurile informaţionale se clasifică în: a) fluxuri informaţionale interne b) fluxuri informaţionale externe

a) Fluxurile informaţionale interne asigură circulaţia informaţiei între diferite compartimente ale structurii organizatorice din interiorul unei unităţi economice sau sociale şi între diferite persoane din cadrul compartimentelor funcţionale, în vederea fundamentării deciziilor. b) Fluxurile informaţionale externe asigură circulaţia verticală a informaţiei între o organizaţie şi organele ierarhic superioare, precum şi între diferite organizaţii economice sau sociale. Din cele prezentate rezultă că informaţiile au rol determinant în procesul de fundamentare al deciziilor, în realizarea unei conduceri ştiinţifice şi pe baze reale a activităţii dintr-o unitate economică sau socială. Decizia este definită ca fiind o informaţie de comandă pentru sistemul condus.

Decizia are caracter obligatoriu pentru sistemul condus. Sistemul informaţional este subordonat procesului decizional, ca urmare, de calitatea informaţiilor furnizate depinde calitatea deciziilor ce urmează a fi luate. De aceea trebuie să existe o preocupare permanentă din partea factorilor de

conducere pentru perfecţionarea continuă a sistemului informaţional-decizional.

Una dintre căile principale pentru realizarea acestui obiectiv o constituie utilizarea calculatoarelor electronice în procesul de prelucrare a datelor.

CAPITOLUL 2

22 AArrhhiitteeccttuurraa ccaallccuullaattooaarreelloorr ppeerrssoonnaallee

ARHITECTURA CALCULATOARELOR

PERSONALE


22..11 AArrhhiitteeccttuurraa ssiisstteemmeelloorr eelleeccttrroonniiccee ddee ccaallccuull:: nnooţţiiuunnii ggeenneerraallee

Un sistem electronic de calcul – un calculator - este o maşină automată de prelucrare a informaţiei capabilă să execute secvenţe complexe de operaţii cu ajutorul unui program înregistrat în memoria principală. Din acest enunţ generic, se desprind trei elemente ce definesc conceptul de sistem automat de prelucrare a datelor: sistemul de echipamente (sau hardware-ul), sistemul de programe (sau software-ul) şi datele de prelucrat. Un sistem de prelucrare automată a datelor se circumscrie în sfera largă a sistemului informaţional, ce pentru completitudinea conceptului mai cuprinde utilizatorii şi procedurile.

UTILIZATORI + PROCEDURI + SOFTWARE + HARDWARE + DATE

SISTEM INFORMAŢIONAL DE PRELUCRARE AUTOMATĂ A DATELOR

Utilizatorii, reprezintă componenta umană a unui sistem informaţional de prelucrare automată a datelor, raţiunea de a fi a tehnologiei informaţiei. Procedurile reprezintă convenţii şi reguli care ghidează utilizatorii în prelucrarea automată a datelor cu ajutorul sistemului de echipamente şi sistemului de programe. În general, procedurile sunt documentate prin manuale de utilizare hardware şi software. Software-ul este o componentă a S.I.P.A.D. ce desemnează sistemul de programe. Un program reprezintă o succesiune logică de instrucţiuni, prin care sistemul de echipamente transformă datele de intrare în informaţii (date prelucrate). Hardware-ul reprezintă sistemul de echipamente, care are rolul de a primi datele, de a le memora, de a le prelucra şi de a le reda într-o formă comprehensibilă utilizatorului. Hardware-ul este controlat de software în procesul transformării datelor în informaţii. Datele de prelucrat reprezintă materia primă a unui sistem de prelucrare a datelor. Datele brute, neprelucrate, odată introduse în sistem şi procesate devin informaţii, adică date prelucrate. Indiferent de structura constructivă, de sistemul de programe şi de domeniul de utilizare, un sistem de prelucrare automată a datelor îndeplineşte următoarele funcţii generale : � funcţia de introducere a datelor în sistem (funcţia de intrare); � funcţia de memorare şi regăsire a datelor; � funcţia de prelucrare a datelor (funcţia aritmetică şi logică); � funcţia de comandă şi control a sistemului; � funcţia de ieşire a informaţiei pre din sistem (funcţia de ieşire).

Arhitectura calculatoarelor personale 25

Legendă :

Date / informaţii

Comenzi

Funcţia/Unitatea

de

IINNTTRRAARREE

Funcţia/Unitatea

de

CCOOMMAANNDDĂĂ CCOONNTTRROOLL

Funcţia/Unitatea

de

IIEEŞŞIIRREE

Funcţia/Unitatea

de

MMEEMMOORRAARREE

Funcţia/Unitatea

AARRIITTMMEETTIICCOO

LLOOGGIICCĂĂ

Unităţile funcţionale se concretizează în componente materiale sub forma sistemului de echipamente pe care se clădeşte arhitectura unui calculator. Deci funcţiile unui sistem electronic de calcul se transformă din punct de vedere material în unităţi. Toate aceste componente materiale, fizice sunt regrupate în sistemul de echipamente sau hardware. Un sistem electronic de calcul este compus pe de-o parte dintr-o unitate centrală care regrupează componente de prelucrare, memorare şi de comandă - fiind creierul şi inima maşinii - iar pe de altă parte, unităţi sau echipamente periferice care asigură comunicarea om-maşină (la intrarea şi la ieşirea informaţiilor în şi din sistem) şi stocarea unui volum de date/informaţii ce poate fi reutilizat. Un calculator nu este o juxtapunere de echipamente independente, toate unităţile periferice sunt legate la unitatea centrală şi funcţionează numai sub controlul acesteia. Într-un calculator, informaţia este stocată, prelucrată şi vehiculată sub formă electrică, ceea ce permite atingerea unor viteze considerabile de transfer şi prelucrare a datelor. Legăturile dintre unităţi sunt asigurate de conductori electrici care vehiculează informaţii sub formă de impulsuri. Există două categorii de legături între unităţi: - legături ce reprezintă schimburi de informaţii; - legături ce reprezintă ordine sau comenzi. Toate unităţile calculatorului funcţionează sub coordonarea unităţii de comandă control, singura în măsură să interpreteze instrucţiunile unui program memorat. Această unitate este legată de celelalte unităţi prin circuite specializate numite circuite de comandă prin care se vehiculează ordine şi directive. Impulsurile declanşate de unitatea de comandă pornesc sau opresc funcţionarea unităţilor de intrare, de ieşire în funcţie de cerinţele programului ce se execută. Arhitectura unui sistem electronic de calcul - a unui calculator personal în speţă – reprezintă ansamblul material şi funcţional al tuturor echipamentelor ce formează hardware-ul. Arhitectura unui calculator personal (PC – Personal Computer) se compune din punct de vedere material din circuite electronice, iar din punct de vedere funcţional din unitatea centrală de prelucrare şi din echipamente periferice. Unitatea centrală conţine (micro)procesorul care îndeplineşte rolul de prelucrare automată a datelor (decodificarea instrucţiunilor şi execuţia acestora) şi rolul de coordonare a funcţionării întregului sistem, memoria internă care stochează primar


Unitatea

centrală CPU

RAM

MB

informaţiile cu care lucrează procesorul şi placa de bază pe care se găsesc traseele informaţionale pe care circulă biţii de informaţie.

A doua mare componentă hardware a unui calculator personal, este constituită din unităţile sau echipamentele periferice. Acestea, asigură funcţiile de comunicare cu utilizatorul la intrarea şi la ieşirea datelor din sistem (tastatura, monitorul, mouse-ul, scanner-ul, imprimanta, modem-ul, etc.) şi funcţiile de stocare a informaţiilor (unitate de hard disc, unitate floppy disc, unitate CD/DVD ROM/R/RW, streamer, etc.).

Monitor

Boxe active

(Speaker)

Mouse

Tastatură

CD-ROM

Unitate floppy disk

Unitate hard disk

Modem

22..22 AArrhhiitteeccttuurraa uunniittăăţţiiii cceennttrraallee

Unitatea centrală a unui calculator personal este compusă din binomul format pe placa de bază, de microprocesor şi de memoria internă.

22..22..11 MMiiccrroopprroocceessoorruull ((CCPPUU))

2.2.1.1 Arhitectura microprocesorului

Microprocesorul reprezintă elementul de bază al unui microcalculator. Microprocesorul este un set de circuite integrate într-o pastilă de siliciu. Un astfel de circuit conţine zeci de milioane de tranzistori microscopici, gravaţi şi integraţi prin tehnologii chimice şi foto-litografice pe o structură de siliciu cu mai multe straturi. Tranzistorul este un dispozitiv din material semiconductor care amplifică un semnal sau care deschide sau închide un circuit. Aceşti minusculi tranzistori stochează sarcini electrice, lăsând să treacă sau nu, prin porţi, curentul electric de foarte joasă tensiune (între 1,5 şi 0,7 V). Astfel, un tranzistor care se lasă străbătut de sarcini electrice (poarta deschisă) reprezintă informaţia într-o logică binară de tip 1, iar tranzistorul care îşi închide porţile, nelăsându-se străbătut de sarcini electrice, reprezintă informaţia într-o logică binară 0. Figura alăturată ilustrează un tranzistor microscopic construit în anul 1999 pe o tehnologie de 180 nm (nanometri), adică 0,18 microni, cu o lungime a porţii de 130 nm (0,13 microni)1.

1 Preluare după revista CHIP nr. 4/2004


Prin succesiunea celor două stări (0 şi 1), anumite circuite (memoria de exemplu) pot stoca biţii de informaţie, îi pot manipula şi prelucra. Toată această fluctuaţie de sarcini electrice reprezintă baza limbajului unui calculator, atât pentru reprezentarea informaţiei, cât şi pentru comunicaţiile dintre mai multe astfel de echipamente de calcul.

Grupurile de tranzistori sunt legate între ele pentru a stoca şi prelucra (matematic şi logic) datele aflate în formă binară, în mod sincronizat. Un procesor realizează trei activităţi fundamentale: citeşte din memorie datele de prelucrat, le manipulează şi le procesează, iar apoi cel mai adesea, le scrie în memorie. Datele manipulate de un procesor sunt în fapt reprezentări binare – tranzlatate într-un sistem de impulsuri electrice. Instrucţiunile programelor în curs de execuţie comunică procesorului ce să facă cu aceste date (să le adune, să le scadă, să le mute, să le copieze, etc.). Din punct de vedere funcţional, colecţiile de tranzistori ce formează diferitele circuite integrate, individualizează mai multe componente de bază ce asigură funcţiile de prelucrare automată a datelor. Din acest punct de vedere, se deosebesc următoarele două componente funcţionale: nucleul procesorului (core) – care are rol de procesare a instrucţiunilor şi datelor şi memoria cache – care are rol de stocare temporară a instrucţiunilor şi datelor.

2.2.1.1.1 Nucleul procesorului

Nucleul procesorului are un rol primordial în decodificarea instrucţiunilor programelor şi în executarea acestora prin manipularea datelor. Nucleul procesorului îşi exercită funcţiile printr-un sistem integrat de regiştrii. Regiştrii reprezintă în fapt un set de poziţii binare în care se pot stoca informaţii în timp ce procesorul lucrează cu ele. Regiştrii sunt astfel locaţii de stocare temporară a informaţiei din procesor. Un registru este o mică memorie cu destinaţie specială pe care procesorul o foloseşte într-un mod particular, permiţându-se în principal administrarea adreselor de memorie şi conservarea rezultatelor instrucţiunilor. Altfel spus, regiştrii stochează datele care vor fi prelucrate de către o instrucţiune sau datele care au fost deja prelucrate intermediar sau final. Evolutiv, pe de-o parte, regiştrii microprocesorului au avut valori tot mai mari de stocare a informaţiilor, de la 8 biţi, la 32 şi chiar la 64 de biţi, iar pe de altă parte numărul de astfel de regiştrii a fost în continuă creştere, diversificare şi specializare. Corespunzător funcţionalităţilor diferite ale nucleului procesorului, în prelucrarea automată a datelor, pot fi deosebite două categorii de unităţi, şi anume:

- uunniittaatteeaa ddee ccoommaannddăă--ccoonnttrrooll;;

- uunniittaatteeaa aarriittmmeettiiccoo--llooggiiccăă..


Regiştrii

Regiştrii

Regiştrii

Regiştrii

Regiştrii

Regiştrii

Microprocesor

CPU

Unitatea de comandă control

Unitatea aritmetico-logică

2.2.1.1.1.1 Unitatea de comandă-control (CU - Control Unit)

Unitatea de comandă-control prelucrează o singură categorie de informaţii şi anume instrucţiunile programului care se află în curs de execuţie. În egală măsură, unitatea de comandă produce şi toate semnalele care vor comanda şi sincroniza funcţionarea componentelor unităţii centrale, dirijând schimburile de informaţii ce au loc în calculator. Unitatea de comandă-control este compusă din următoarele elemente funcţionale :

a) CCoonnttoorruull oorrddiinnaall (sau controllerul de adrese) furnizează şi memorează adresa de memorie de unde se va extrage următoarea instrucţiune de executat. Contorul ordinal comunică unităţii de comandă control care este locaţia fizică din memorie în care se regăseşte o instrucţiune de executat. Respectiva cerere de furnizare a adresei de memorie circulă prin intermediul magistralei de adrese. Adresa fizică de memorie pentru instrucţiunea căutată, este calculată prin intermediul unităţilor de paginare şi de segmentare ale microprocesorului. Căutarea adreselor de memorie este posibilă prin intermediul regiştrilor de index şi regiştrilor de segment care permit o adresare relativă a unei zone de memorie. În unitatea ce comandă-control există un set de regiştrii care ajută la recunoaşterea drumului de parcurs prin memoria RAM a sistemului pentru a se căuta o instrucţiune ce urmează a fi activată conform logicii programului în curs de execuţie. Ansamblul acestor regiştrii poartă denumirea de regiştrii de segment. Fiecare registru de segment este folosit pentru a câştiga accesul la câte un segment din memorie (un segment de memorie poate avea dimensiunea cuprinsă între 1 byte şi 4 GB). În localizarea adreselor de memorie, contorul ordinal lucrează cu un circuit specializat numit pointer de instrucţiune (IP - Instruction Pointer). Acest circuit memorează întotdeauna poziţia procesorului în cadrul derulării programului aflat în curs de execuţie Pointerul de instrucţiune, la rândul său lucrează în strânsă legătură cu regiştrii de stivă care gestionează şi manipulează informaţiile conţinute în aşa-zisa stivă a calculatorului. Pe măsură ce un procesor rulează un program în plină desfăşurare, apare necesitatea de a şti în orice moment unde se află şi ce are de făcut în continuare. Pentru a comuta de la un tip de prelucrare la alta, procesorul are nevoie de a păstra rezultatele intermediare ale muncii sale. Aceste informaţii oarecum temporare şi utile prelucrărilor viitoare sunt păstrate în procesor cu ajutorul regiştrilor de stivă, care joacă un rol de depozit pentru toate informaţiile curente despre activităţile procesorului. Atunci când un procesor execută o procedură sau întrerupe temporar o activitate pentru a se concentra asupra alteia, informaţiile legate despre locaţia unde se afla în program şi ce anume se prelucra în momentul întreruperii sunt depozitate în stivă, astfel încât procesorul să ştie de unde şi cum să continue procedura întreruptă. În momentul în care procesorul va trece la altă activitate, informaţiile despre aceasta vor fi depuse în vârful stivei. Atunci când procesorul termină de executat procedura sau programul, informaţiile despre vechea activitate sunt eliminate din stivă, sarcina anterioară (starea anterioară) reluându-şi locul în vârful stivei, devenind astfel noua sarcină curentă (în acest mod, calculatorul revine la operaţia anterioară).

b) EExxttrraaccttoorruull ddee iinnssttrruuccţţiiuunnii identifică şi extrage din memorie instrucţiunea ce tocmai a fost localizată de către pointerul de instrucţiune. Instrucţiunea extrasă din memorie circulă pe magistrala de date către procesor, urmând a fi stocată într-un registru special (de instrucţiuni). După ce o instrucţiune


este memorată, decodificată şi executată, unitatea de comandă control comunică extractorului de instrucţiuni să extragă – potrivit logicii programului aflat în curs de execuţie, următoarea instrucţiune de executat.

c) RReeggiissttrruull ddee iinnssttrruuccţţiiuunnii este o a treia unitate funcţională a unităţii de comandă-control şi are rolul de a stoca instrucţiunea aflată în curs de execuţie care tocmai a fost extrasă din memorie. Registrul de instrucţiuni trebuie să fie perfect compatibil - ca număr de biţi care se stochează - cu bus-ul (magistrala de date) şi locaţia de memorie adresată de procesor în timpul citirii unei instrucţiuni.

d) DDeeccooddoorruull ddee ffuunnccţţiiuunnii este singurul circuit capabil să recunoască funcţia definită de instrucţiunea de executat. Acest circuit recunoaşte sensul instrucţiunii dintr-un program aflat în execuţie, deosebind grupuri de operaţiuni elementare care semnifică localizarea unei adrese de memorie, citirea şi scrierea într-o astfel de adresă, transferul de date binare, ramificarea execuţiei către o nouă adresă, etc. Din construcţie, un sistem electronic de calcul este dotat cu un set de instrucţiuni de bază susceptibile de a fi recunoscute şi executate. Aceasta înseamnă că unitatea de comandă-control poate decoda şi interpreta instrucţiunile unui program memorat. Orice procesor, pentru a executa secvenţe complexe de operaţii pe baza instrucţiunilor unui program memorat utilizează un set de instrucţiuni de bază în decodorul său de funcţiuni (procesoarele calculatoarelor personale utilizează de exemplu, setul de instrucţiuni x86). Un program memorat este compus la rândul său din secvenţe de instrucţiuni-utilizator proprii unui anumit limbaj de programare, instrucţiuni ce fac apel prin intermediul compilatorului la setul de instrucţiuni de bază al microprocesorului. Dacă un program conţine instrucţiuni ce fac apel la instrucţiuni-cod maşină neimplementate pe procesor, există cele mai mari şanse ca acesta să nu poată fi executat. Astfel, se poate afirma că decodorul de funcţiuni este propriu fiecărui tip de microprocesor. După modul cum procesorul recunoaşte şi execută un program memorat, după modul în care instrucţiunile program sunt traduse la nivel elementar (prin compilare, editare de legături) în seturi de instrucţiuni-cod maşină, după lungimea, consistenţa şi complexitatea instrucţiunilor procesor, se pot deosebi două tipuri de arhitecturi de microprocesor: - cu set complex de instrucţiuni (CISC - Complex Instruction Set Computing); - cu set redus de instrucţiuni (RISC - Reduced Instruction Set Computing).

O arhitectură CISC implementează într-un cip, şi anume în decodorul de funcţiuni al unităţii de comandă control, un număr relativ mare (iniţial 400) de instrucţiuni-procesor de bază capabile să rezolve sarcinile instrucţiunilor de program aflate în execuţie. Execuţia instrucţiunilor elementare numite şi micro-operaţii se reia în mai multe cicluri de bază. Numărul de cicluri necesare în execuţia unei instrucţiuni de program variază în funcţie de complexitatea instrucţiunii în cauză. Setul de instrucţiuni aferent microcalculatoarelor personale (x86) este de tip CISC. Intel a ales acum 25 de ani acest tip de arhitectură pentru a putea depăşi viteza de 8 MHz, cât aveau iniţial procesoarele sale şi pentru a da posibilitatea acestora să efectueze un număr din ce în ce mai mare de operaţii elementare la un puls al ceasului intern. Dar, cu cât frecvenţa procesoarelor s-a accelerat, complexitatea circuitelor şi micro-codurilor CISC s-a dovedit a fi o limită pentru viteza microprocesoarelor. Astfel, Intel a introdus în arhitecturile sale de procesoare, începând cu Pentium, din ce în ce mai multe elemente ale tehnologiei RISC, micşorând iniţial setul de instrucţiuni de bază x86 la un minim de 147 de operaţii. Totuşi, datorită creşterii şi diversificării spectrului de prelucrări prin aplicaţiile informatice, setul de instrucţiuni de bază x86 a fost completat cu instrucţiuni noi, atât pentru aplicaţiile de birou, cât şi pentru procesarea informaţiilor de natură multimedia (imagini, sunete, animaţii, grafică 3D). Astfel, pentru creşterea performanţelor procesoarelor, în termeni de viteză de prelucrare, prin tehnologia MMX (MultiMedia eXtension) au fost implementate în procesor încă 57 de noi instrucţiuni. Această extensie de instrucţiuni a asigurat un plus de performanţă calculelor ce operează cu întregi, mai ales pentru aplicaţiile birou. O deficienţă a setului de instrucţiuni nou adăugat a putut fi semnalată la calculele cu numere mari şi foarte mari, în virgulă mobilă.


Ulterior, prin tehnologia Katmai (Intel: 71 de instrucţiuni) şi 3D-Now (AMD: 21 de instrucţiuni), setul de instrucţiuni x86 a fost completat cu o extensie de instrucţiuni noi (capabile să opereze în virgulă flotantă), similare celor MMX. Aceste noi instrucţiuni, aveau capabilităţi de prelucrare în domeniul aplicaţiilor de imagine 3D, compresii şi decompresii video, sunete, multitasking şi multithreading în regim de streaming SIMD (Single Instruction Multiple Data). Potrivit acestui concept, cu o singură instrucţiune (din setul de instrucţiuni) se pot manipula şi prelucra mai multe date (de natură diversă). Această tehnică permite procesorului să reducă numărul de bucle necesare prelucrărilor datelor multimedia, ce consumă timpi de calcul ai procesorului. Figura următoare ilustrează un exemplu de prelucrare a mai multor date printr-o singură instrucţiune, în condiţiile reducerii dependenţelor dintre date.

Tehnologia SISD (Single Instruction Single Data) versus

SIMD (Single Instruction Multiple Data)

SISD

Instrucţiuni Date

Rezultate

SIMD

Instrucţiuni

Date

Rezultate

Cele mai noi extensii ale setului de instrucţiuni de bază ale arhitecturii x86 sunt standardele SSE (Streaming SIMD Extensions: 71 de instrucţiuni), SSE2 şi SSE3 (13 instrucţiuni în plus faţă de SSE2). În general, instrucţiunile SSE utilizează regiştrii de 64 de biţi şi pot lucra cu până la 4 operanzi (numerele în virgulă mobilă utilizate în aplicaţiile 3D sunt de regulă de 32 de biţi, iar o instrucţiune se poate executa asupra a 4 operanzi simultan: SIMD). Această evoluţie continuă a setului de instrucţiuni, pregăteşte platformele hardware pentru confruntarea cu aplicaţii informatice pe 64 de biţi, care manipulează în regim de multitasking-multithreadind date din ce în ce mai multe şi mai diverse. O arhitectură RISC este bazată pe tehnologia implementării în procesor a unui set redus de instrucţiuni. Cu un număr mai mic de instrucţiuni, microprocesorul funcţionează mult mai rapid. Ideea unei arhitecturi RISC a fost aceea de a reduce instrucţiunile - cod maşină la minimum necesar, optimizându-le funcţiile pentru cea mai rapidă execuţie posibilă. Setul de instrucţiuni simplificat conţine instrucţiuni de lungime fixă şi cu codificare intensă. Instrucţiunile eliminate din cipul microprocesorului trebuie să fie executate prin simularea lor, combinându-le pe cele existente. Criteriul eliminării instrucţiunilor elementare din circuit a fost acela al frecvenţei utilizării acestora la execuţia instrucţiunilor din program. În esenţă, nu neapărat reducerea setului de instrucţiuni este factorul care accelerează viteza microprocesoarelor, ci simplitatea lor, majoritatea instrucţiunilor RISC putând fi executate în doar un ciclu procesor. Acest lucru a permis integrarea cu mare uşurinţă a instrucţiunilor în structuri de tip pipeline. Execuţia dinamică a instrucţiunilor (predicţia salturilor, accesele mai rare la memoria internă, şi dependenţele reduse dintre instrucţiuni) a permis asocierea pipelie-urilor în grupuri de 3-4. Această tehnologie permite construirea de maşini foarte puternice ce permit prelucrarea paralelă a mai multor aplicaţii. Astfel, un procesor RISC execută instrucţiuni elementare cu 50 până la 75% mai rapid decât un procesor cu tehnologie CISC.


Vârful de lance al arhitecturii RISC este fără îndoială conceptul PowerPC (Performance Optimization With Enhanced RISC). Procesorul ce susţine o platformă PowerPC conţine noi opţiuni pentru aplicaţiile pe 64 de biţi, asigurând compatibilitatea cu programele pe 32 de biţi şi conţine circuite pentru susţinerea arhitecturii multiprocesor. Plecând de la aceleaşi premise conceptuale, se poate afirma faptul că toate arhitecturile RISC, evoluează în aceeaşi direcţie, şi anume: � implementare completă pe 64 biţi; � unităţi de execuţie performante; � set redus de instrucţiuni în care s-au implementat instrucţiuni noi (aplicaţii multimedia); � viteze de prelucrare foarte mari; � implementări superscalare, cu prelucrări a mai multor instrucţiuni simultan; � coprocesoare matematice (unităţi de operare în virgulă mobilă) foarte puternice; � cache-uri pe două sau trei niveluri.

Cele două arhitecturi CISC şi RISC se confruntă cu două mari probleme în afara disputei tehnologice şi anume, susţinerea cu aplicaţii software a procesoarelor de către marii producători de soft şi problema sistemelor de operare. Armonizarea hardware-ului cu software-ul este greu de realizat în cazul salturilor tehnologice mari. În prezent, tehnologia x86 evoluează către un nucleu RISC ce va conţine decodoare de funcţiuni CISC.

e) CCeeaassuull iinntteerrnn este un circuit electronic care distribuie regulat impulsuri pentru sincronizarea diferitelor operaţiuni elementare (micro-operaţii) ce se efectuează în timpul derulării unei instrucţiuni. Generatorul de tact este în fapt un cristal de cuarţ, care intră în rezonanţă atunci când este bombardat cu sarcini electrice, emiţând (ca un metronom) impulsuri regulate şi egal distanţate în timp. Impulsurile distribuite şi egal distanţate la viteze de zeci de milioane de cicluri pe secundă, conduc la introducerea unei reguli privind momentele la care au loc sincronizările diferitelor operaţiuni ce se desfăşoară în microprocesor. Intervalul în care acest generator de tact sincronizează diferitele operaţiuni elementare care au loc în microprocesor se măsoară în megahertzi sau gigahertzi (1 MHz = 1 milion de pulsuri pe secundă şi 1 GHz = 1 miliard de pulsuri pe secundă). În concluzie, se poate spune că frecvenţele emise de ceasul intern stabilesc ritmul în care operează toate circuitele procesorului.

f) CCiirrccuuiitteellee ddee ccoommaannddăă permit efectuarea unei anumite acţiuni asupra unităţilor comandate, după ce s-au format diferitele comenzi corespondente operaţiunilor elementare. Altfel spus, circuitele de comandă administrează şi coordonează toate fluxurile informaţionale care au loc în procesor. Aceste circuite de comandă anunţă contorul ordinal asupra necesităţii localizării unei adrese de memorie, de unde extractorul de instrucţiuni să încarce în registrul specializat o instrucţiune, pe care apoi decodorul de funcţiuni să o înţeleagă, iar apoi anunţă unitatea de prelucrare (aritmetico-logică) când trebuie să proceseze datele.

2.2.1.1.1.2 Unitatea aritmetică şi logică

Unitatea aritmetică şi logică sau unitatea de calcul (ALU - Aritmetic Logic Unit) este acea componentă a procesorului capabilă să prelucreze informaţia prin calculele matematice şi funcţiile logice pe care le execută. O unitate de protecţie controlează procesul de prelucrare a datelor din unitatea aritmetico-logică. Tendinţa manifestată de către producătorii de procesoare este de a dubla sau cvadrupla numărul regiştrilor unităţii aritmetico-logice, în fapt fiind vorba de mărirea capacităţii de calcul a procesorului. Unitatea aritmetico-logică conţine două tipuri de circuite specializate în procesarea datelor şi anume: dispozitive de lucru şi dispozitive de stocaj intermediar.

DDiissppoozziittiivveellee ddee lluuccrruu prelucrează datele sub forma operaţiilor aritmetice (de adunare, scădere, înmulţire, împărţire) şi logice. Aceste dispozitive sunt din punct de vedere material circuite care combină impulsurile electrice ce reprezintă informaţia în formă binară. Astfel, prin intermediul operanzilor aritmetici, este permisă efectuarea tuturor operaţiilor aritmetice de calcul precum şi a unor operaţii simple cum ar fi de exemplu mutarea datelor dintr-o locaţie în alta.


Prin intermediul operanzilor logici, este posibilă efectuarea a trei categorii de operaţii indispensabile programelor şi anume: teste, ramificări ale execuţiei în funcţie de precizarea unor condiţii de îndeplinit şi iteraţii (un număr de reluări ale prelucrărilor în funcţie de anumite condiţii precizate).

DDiissppoozziittiivveellee ddee ssttooccaajj iinntteerrmmeeddiiaarr sunt circuite sub formă de regiştrii şi memorii specializate de capacitate limitată, ce permit înregistrarea la fiecare operaţie, a operanzilor şi a rezultatelor intermediare. Procesorul poate fi ajutat în efectuarea calculelor de un circuit specializat în efectuarea unor prelucrări specifice (calcule în virgulă mobilă), mărindu-se astfel considerabil viteza de prelucrare a datelor numerice. Acest circuit specializat în efectuarea de calcule matematice, poartă denumirea de ccoopprroocceessoorr mmaatteemmaattiicc sau uunniittaattee îînn vviirrgguullăă fflloottaannttăă (FPU – Floating Point Unit). Unitatea de calcul în virgulă mobilă este capabilă să manipuleze numere extrem de mari sau de mici. În timp ce FPU tratează calcule complexe în virgulă mobilă, unitatea aritmetico-logică poate executa alte prelucrări, ceea ce duce la creşterea performanţelor microprocesorului în termeni de viteză de procesare. Figura următoare2 ilustrează componentele materiale şi funcţionale ce formează arhitectura nucleului unui microprocesor.

2.2.1.1.2 Memoria Cache

Procesoarele moderne, în special cele superscalare, funcţionează la viteze din ce în ce mai mari, dictate de frecvenţa pulsurilor ceasului intern. În acelaşi timp, este recunoscută latenţa memoriei interne – în termeni de timpi de acces şi de răspuns- faţă de cerinţele de prelucrare ale procesorului. Pentru ca procesorul să nu execute cicluri-maşină în gol, pierzând timpi de calcul, o parte din cele mai accesate informaţii din RAM se găsesc salvate într-o mică memorie a procesorului – numită memorie cache. Astfel, datele şi instrucţiunile pot fi stocate temporar direct în procesor, micşorându-se numărul de accesări ale memoriei RAM. Prin această soluţie, viteza microprocesorului este mult sporită, datorită faptului că schimburile de informaţii se efectuează la frecvenţa ceasului intern. În principiu un procesor modern posedă două (sau chiar trei) niveluri de memorie cache, şi anume: cache-ul primar sau de nivel 1 (L1 – Level 1) şi cache-ul secundar sau de nivel 2 (L2 – Level 2).

2 Revista PC World nr. 12/2000


Cache-ul primar, de dimensiuni relativ mici (32, 64, 128), stochează datele foarte rapid în interiorul procesorului, funcţionând la aceeaşi frecvenţă de tact cu acesta. Cache-ul utilizează algoritmi pentru predicţia şi completarea datelor ce nu sunt disponibile imediat, fapt ce duce la creşterea accelerată a vitezei de prelucrare. Prin iterarea ideii de cache, producătorii de sisteme de calcul au plasat o memorie de tip RAM de mare viteză – numită cache de nivel 2 sau extern – între primul nivel de cache şi memoria RAM. Cache-ul secundar sau extern este de dimensiuni mai mari (512, 1024, 2048 KB) şi fireşte mai costisitor şi serveşte ca intermediar în tranzacţiile procesorului cu memoria, alimentând de regulă primul nivel de cache. Iniţial (la Pentium I), cache-ul de nivel 2 era situat pe placa de bază, în proximitatea procesorului, viteza acestuia fiind dictată de frecvenţa de tact a plăcii de bază (FSB). Ulterior, la Pentium II un cartuş de tip SEC (Single Edge Connector) integra atât procesorul propriu-zis cât şi memoria cache de nivel 2 (512 KB) cu circuitele de legătură aferente. Datorită acestei configuraţii, memoria cache L2 funcţiona la jumătatea vitezei procesorului, în mod independent faţă de bus-ul plăcii de bază. Acest cache secundar a avut efecte atât de benefice asupra performanţelor microprocesoarelor, încât majoritatea fabricanţilor de procesoare (de la Pentium II în sus) l-au integrat direct pe siliciul cipului, oferind resurse de stocare atât pentru date, cât şi pentru instrucţiuni. În capitolul referitor la memoria internă, vor fi detaliate toate elementele care circumscriu funcţional memoriile cache.

2.2.1.2 Parametrii de evaluare a microprocesorului Un microprocesor trebuie să fie în primul rând adaptat exigenţelor prelucrării automate a datelor şi ca atare trebuie să fie cuantificat în termeni de viteză de prelucrare, de volum de informaţii procesate şi nu în ultimul rând de eficienţă a prelucrării. Microprocesorul se poate caracteriza prin următorii parametri de bază : 1) viteza de lucru; 2) capacitatea de memorie adresabilă; 3) setul de instrucţiuni pe care le poate executa.; 4) articularea configuraţiei într-o arhitectură multiprocesor.


1) Viteza de lucru a unui microprocesor este un parametru definitoriu, care depinde nemijlocit de efectul conjugat al mai multor factori :

a) frecvenţa ceasului intern; b) frecvenţa ceasului extern sau sistem; c) dimensiunea regiştrilor microprocesorului; d) lăţimea de bandă a magistralei procesorului şi a magistralei de intrări/ieşiri; e) tipul şi capacitatea de calcul a coprocesorului matematic; f) existenţa şi dimensiunea memoriei cache; g) numărul de stagii ale arhitecturii pipeline; h) tehnologia de miniaturizare a tranzistorilor; i) sistemul de operare cu care lucrează un microprocesor.

a) Frecvenţa ceasului intern reprezintă intervalul în care un oscilator trimite impulsuri regulate pentru sincronizarea diferitelor operaţiuni elementare care au loc în microprocesor la executarea unei instrucţiuni. Creşterea frecvenţei ceasului intern, a generat modificări structurale în concepţia unui procesor. O arhitectură segmentată asigură o circulaţie continuă a biţilor în procesor şi previne fenomenele de încetinire a “curgerii” lor. Acest tip de arhitectură multiplică unităţile de execuţie a instrucţiunilor (aşa-numitele pipeline-uri). Funcţionarea unui procesor prin “pipeline” este asemănată cu o bandă de montaj unde se execută prelucrări pe posturi bine definite şi unde un bit prelucrat este transmis imediat următorului post de lucru. Realizarea unei instrucţiuni din setul de instrucţiuni al procesorului nu se identifică de regulă cu o frecvenţă a ceasului intern. Între două pulsuri de ceas pot fi prelucrate: � o operaţiune elementară sau o micro-operaţie, ce reprezintă doar o componentă a unei instrucţiuni

procesor (de exemplu, depunerea adresei de memorie pe magistrala de adrese; comanda de citire din memorie; citirea propriu-zisă; depunerea valorii citite pe magistrala de date; prelucrarea valorii citite de către microprocesor), la sistemele subscalare (o instrucţiune procesor = mai multe pulsuri de ceas);

� câte o instrucţiune procesor sau un ciclu-maşină complet, la sistemele scalare (mono sistem pipeline

- o instrucţiune din setul de instrucţiuni se execută la o frecvenţă a ceasului intern);

� mai multe instrucţiuni procesor, în cazul sistemelor superscalare (multi-sistem pipeline - mai multe

instrucţiuni se execută la un puls de ceas).


Frecvenţa ceasului intern se măsoară astăzi în gigahertzi (1 GHz = 1 miliard de pulsuri pe secundă). Valorile frecvenţei ceasului intern sunt crescătoare şi direct proporţionale cu evoluţia calculatoarelor personale. Frecvenţele microprocesoarelor au evoluat în mod continuu, de la 8 MHz cât avea un calculator “XT”, la peste 4 GHz cât are un “Pentium IV” de ultimă generaţie.

b) Frecvenţa ceasului extern influenţează direct viteza microprocesorului prin intermediul unui factor multiplicator. Frecvenţa plăcii de bază (FSB – Front Side Bus) reprezintă viteza vehiculării informaţiei binare în interiorul unităţii centrale. De la cipul 80486DX2 până astăzi, microprocesorul funcţionează la o viteză mai mare în vehicularea informaţiei în interiorul său decât la exterior. Explicaţia acestui fapt este că magistralele interne (conexiunile) ale procesorului sunt mult mai scurte decât magistralele externe (magistrala procesorului şi magistrala de intrări / ieşiri). Procesoarele din generaţiile anterioare îşi stabileau frecvenţa de lucru prin setarea unor jumperi pe placa de bază. Pentru a se sincroniza informaţia ce se vehiculează în unitatea centrală s-a stabilit un raport între viteza procesorului şi viteza plăcii de bază. Se puteau stabili astfel, atât FSB, cât şi multiplicatorul frecvenţei pe magistrală. Prin multiplicarea cu un factor a frecvenţei plăcii de bază - procedeu numit overclocking- se poate influenţa frecvenţa internă a microprocesorului şi deci se poate creşte viteza acestuia. Reciproca acestei afirmaţii este adevărată şi anume: viteza procesorului reprezintă viteza plăcii de bază multiplicată cu un anume factor. Procesoarele de generaţie nouă au blocat acest factor de multiplicare pentru a creşte numai frecvenţa de lucru FSB. Acest lucru poate fi realizat, în funcţie de facilităţile plăcii de bază, fie modificând jumperii de pe placa de bază, fie din BIOS-ul plăcii de bază, fie printr-un program specializat. Încercarea de a creşte frecvenţa procesorului trebuie făcută în paşi mici (valoarea incrementală putând fi chiar şi de 1MHz), în încercarea de a obţine performanţă maximă. Creşterea accentuată a valorilor FSB, faţă de specificaţiile tehnice, poate conduce la blocări frecvente ale procesorului şi implicit a sistemului. O altă modalitate de overclocking constă în modificarea tensiunii de alimentare a procesorului. Creşterea tensiunii de alimentare cu valori foarte mici este o posibilitate de a stabiliza sistemul, dar acest fapt are consecinţe negative, deoarece creşte temperatura procesorului şi deci este nevoie de un sistem de răcire (cooler) mai performant. O influenţă negativă a creşterii FSB asupra celorlalte componente ale calculatorului este creşterea frecvenţei de tact pe principalele magistrale ale sistemului (PCI şi AGP). Între viteza pe o magistrală de comunicaţie şi viteza plăcii de bază FSB este stabilit un factor de divizare ce poate fi modificat (1/2, 1/3 sau 1/4). Această creştere a vitezei pe magistrală, conduce de regulă la forţarea tuturor plăcilor cu circuite (deservite de această magistrală) de a funcţiona la o viteză mai mare decât cea specificată de producători. Unele plăci de bază oferă posibilitatea de a seta acest factor de divizare pentru ca magistralele PCI şi AGP să funcţioneze cât mai aproape de specificaţii.

c) Viteza unui microprocesor depinde în mod nemijlocit şi de dimensiunea regiştrilor interni ai procesorului. Cu cât dimensiunea regiştrilor este mai mare, cu atât capacitatea de stocare în procesor creşte, iar numărul biţilor transferaţi între microprocesor şi memoria internă este mai mare. Astfel, cu cât regiştrii interni au o capacitate mai mare de stocare a informaţiei, numărul de tranzacţii dintre procesor şi memorie scade. În concluzie, la un puls al ceasului intern volumul datelor transferate este mai mare. Dimensiunile standard pentru regiştrii interni ai microprocesorului sunt de 32, 64, 128 şi 256 de biţi.


d) Al patrulea factor ce influenţează pozitiv viteza unui microprocesor este lăţimea de bandă a magistralelor de comunicaţii. Cu cât banda magistralei procesorului este mai lată, cu atât fluxul biţilor vehiculaţi între procesor şi memorie este mai mare (pe magistrala de date) şi capacitatea de adresare a memoriei creşte (prin dimensiunile magistralei de adrese). Toate aceste tranzacţii cu informaţia binară se sincronizează cu frecvenţele ceasului extern. În al doilea rând, cu cât lăţimea de bandă a magistralei de intrări/ieşiri este mai mare, cu atât schimburile de informaţii dintre unitatea centrală şi periferice creşte în consistenţă şi deci şi în viteză.

e) Numărul de unităţi pipeline. Pipelining-ul este tehnica utilizată de procesoarele avansate, la care se execută următoarea instrucţiune, înainte ca prima să fie încheiată. Atunci când un segment al canalului încheie o operaţie (sau încheie un stagiu), el transferă rezultatul intermediar următorului segment şi apelează următoarea operaţie de la segmentul precedent. Sistemul pipeline este împărţit în unităţi, stagii sau etape care stabilesc procesele de execuţie paralelă a instrucţiunilor, de exemplu, următoarea instrucţiune de extras şi executat, operaţia aritmetico-logică care urmează a fi executată sau 3unde este stocat rezultatul acesteia. În aceste “conducte” cu instrucţiuni, etapele sunt optimizate, astfel încât fiecare stagiu să fie cât mai simplu, pentru a fi executat cât mai rapid. Cu cât microprocesorul implementează în structura sa funcţională mai multe stagii, cu atât se pun bazele teoretice ale creşterii vitezei de prelucrare. Cu cât un procesor are în nucleul său mai multe stagii sau unităţi de tip pipeline, cu atât instrucţiunile programelor sunt executate mai rapid. Această creştere de viteză este explicată prin faptul că existenţa mai multor unităţi de execuţie a instrucţiunilor elementare poate accelera execuţia instrucţiunii ce asamblează aceste microoperaţii elementare. Pentru demonstraţia acestei afirmaţii, presupunem o frecvenţă de lucru a magistralei procesor de 533 MHz, ceea ce înseamnă potrivit principiului divizării, că frecvenţa ce revine unui pipeline este de 133MHz (533/4). Dacă procesorul conţine 17 unităţi pipeline, atunci frecvenţa ceasului intern va fi urcată la 2,26 GHz (133 MHz x 17), iar dacă procesorul ar conţine 31 pipeline-uri – ce funcţionează la o frecvenţă a plăcii de bază de 133MHz, atunci viteza sa va depăşi 4 GHz (133 MHz x 31= 4,12 GHz). Creşterea numărului de stagii ale arhitecturii pipeline poate influenţa şi negativ viteza microprocesorului, în sensul în care la aplicaţiile business (la care codul programului este dificil de anticipat), cu cât sunt mai multe stagii, cu atât durează mai mult încărcarea şi golirea sistemului pipeline.

f) Tipul şi capacitatea de calcul a coprocesorului matematic influenţează hotărâtor viteza la care se efectuează calculele (în special cele în virgulă mobilă) în unitatea aritmetico-logică a procesorului. Microprocesoarele vechi (din clasa 8086; 80286 şi 80386) nu integrau şi coprocesorul matematic, care era livrat opţional în diferite configuraţii (nume de cod: 8087; 80287 şi respectiv 80387). Primul microprocesor care a incorporat în nucleul său un coprocesor matematic a fost 80486 DX. Astăzi, toate microprocesoarele de generaţie nouă (de la Pentium, în sus), conţin funcţii integrate pentru calcule în virgulă flotantă, deci implicit posedă coprocesor matematic (numit şi unitate în virgulă mobilă). Viteza de calcul a unui procesor depinde în mare măsură de calitatea unităţii în virgulă mobilă. Astfel, indicatorul de viteză al procesoarelor s-a deplasat din zona evaluării milioanelor de instrucţiuni, efectuate de unitatea aritmetico-logică pe secundă (MIPS – Million Instruction Per Second), către numărul de operaţii de calcul în virgulă mobilă efectuate în unitatea de timp (MFLOPS – Million FLoating OPerations per Second).

g) Existenţa memoriei cache şi mărimea acesteia are influenţe pozitive asupra vitezei de prelucrare, în sensul că micşorează timpii de aşteptare ai procesorului la preluarea din memoria internă a informaţiilor solicitate. La majoritatea procesoarelor de astăzi, viteza de acces la informaţiile din cache este dată de frecvenţa ceasului intern şi nu de frecvenţa plăcii de bază.

h) Tehnologia de miniaturizare a tranzistorilor

3 Calculatoare şi internet – dicţionar explicativ


Un microprocesor este traversat de un curent electric cu un voltaj redus. Pentru a-şi reprezenta şi pentru a prelucra informaţia binară, procesorul operează la viteze de zeci şi sute de milioane de cicluri pe secundă, alternând în tranzistorii săi o tensiune electrică de un anumit voltaj (pentru a reprezenta logica binară 1) şi absenţa tensiunii (pentru reprezentarea informaţiei prin logica binară 0). Acest curent electric, conform legilor fizicii, generează o căldură datorată rezistenţei circuitelor traversate. Pentru a diminua acest efect rezistiv, tranzistorii sunt alimentaţi cu tensiuni din ce în ce mai mici (1,3 V pentru ca o tehnologie de 0,13 microni să permită atingerea unei viteze de 3GHz). Atunci când temperatura creşte, comportamentul procesorului se schimbă, iar materialul semiconductor din care este confecţionată pastila de siliciu, nu mai conduce curentul electric. Tehnologiile de miniaturizare a tranzistorilor se evaluează prin distanţa dintre aceste circuite ale procesorului (tranzistori), exprimată în nanometri sau microni (de la o tehnologie de 0,35 microni- la Pentium I, la tehnologii de 0,13 microni la P IV Extreme Edition şi 0,09 microni – Pentium IV Prescott). Figura alăturată ilustrează tendinţele de miniaturizare a tranzistorilor, cât şi a porţilor aferente, până în anul 20074. La o aglomerare din ce în ce mai mare a tranzistorilor pe un cip (de la 36,7 milioane la un procesor AMD Duron la 1.6GHz, la 169 milioane tranzistori la un Pentium IV Extreme Edition ce funcţionează la 3.2 GHz), singura soluţie constă în reducerea dimensiunilor tranzistorilor procesorului, pentru a diminua rezistenţa acestora la traversarea curentului electric. În plus, interconexiunile dintre tranzistori sunt înlocuite cu cupru, care are proprietăţi electrice mai bune decât aluminiul. Odată cu procesul de miniaturizare a tranzistorilor, va scade şi tensiunea necesară alimentării circuitelor pentru a se reprezenta logic cele două stări (poziţii) binare (0 şi 1). Acest fapt, va produce în mod sigur o reducere a căldurii degajate în procesor şi în consecinţă va avea un impact pozitiv asupra accelerării vitezei procesorului. Este cunoscut faptul că anumite procesoare se lasă uşor manipulate pe o placă de bază ce permite modificarea tensiunii de alimentare a procesorului. Această facilitate numită “overvoltage” permite creşterea sau scăderea vitezei microprocesorului în prelucrarea datelor. Cele mai noi procesoare implementează facilităţi prin care tensiunea variază în timpul funcţionării normale a procesorului. Odată cu apariţia noilor generaţii de procesoare şi cu procesul de scalare a vitezei prin overclocking, problema răcirii procesorului a devenit vitală în stabilitatea şi buna funcţionare a microcalculatoarelor. Existenţa unor temperaturi în continuă creştere ale noilor procesoare a determinat apariţia unor sisteme de răcire din ce în ce mai performante, acest fapt conducând nemijlocit la o dezvoltare a sistemelor de răcire pe bază de aer ventilat. În mod generic, aceste sisteme sunt cunoscute sub denumirea de coolere. Energia calorică acumulată de un procesor se degajă prin suprafaţa foarte mică a pastilei procesorului (câţiva zeci de milimetri pătraţi). Pentru a se preîntâmpina o supraîncălzire a procesorului (ce ar conduce la o ardere cvasi-instantanee a sa), deasupra pastilei de siliciu se poziţionează un sistem de răcire pe bază de aer ventilat. Un cooler standard preia prin contact mecanic direct, căldura degajată de pastila procesorului, pe care o disipează pe o suprafaţă mai mare cu efect de radiator, formată dintr-o bază de metal ce conţine din mai multe lamele verticale. Scopul final al cooler-ului este degajarea excesului de căldură în ambientul carcasei, prin transfer către aerul ce circulă prin radiator. Pentru a

4 Preluare după revista CHIP nr. 4/2004


asigura un flux de aer constant, pe radiator (heatsink) se montează un ventilator (fun) ce realizează curgerea aerului (airflow) necesar schimbului de căldură (convecţiei). Coolerele moderne trebuie să facă faţă unor temperaturi generate de miile de megahertzi ale noilor procesoare (Intel sau AMD). Viteza de comunicaţie a informaţiilor a crescut atât de mult încât nu numai procesoarele necesită răcire, ci şi cipset-ul plăcii de bază sau cipul grafic aferent plăcii video. În esenţă, performanţa sistemelor de răcire depinde de mai mulţi factori, printre care enumerăm: mărimea coolerului dată de dimensiunea palelor ventilatorului, materialul din care este construit: aluminiu sau cupru

(de preferat cuprul, datorită obţinerii unei rezistivităţi termice mai reduse, obţinută însă cu preţul unei greutăţi mai mari), turaţia maximă a ventilatorului exprimată în număr de rotaţii pe minut (între 2000 şi 6000 rpm), nivelul zgomotului de funcţionare măsurat în decibeli (între 25 şi 45 db), puterea consumată - măsurată în waţi (între 2 şi 8,4 W), greutatea – măsurată în grame, etc. Nu numai procesoarele sunt răcite de coolere. Memoriile se ultimă generaţie, ale căror lăţime de bandă şi viteză asigură debite de date din ce în ce mai mari, au nevoie de o temperatură corespunzătoare pentru a funcţiona mai stabil. Astfel, unele module de memorie au ataşate un mic ventilator, care prin poziţia sa poate răci chiar până la patru sloturi de memorie. De asemenea, unele cipseturi care integrează cipuri grafice au nevoie de răcire pe bază de aer ventilat şi în consecinţă sunt dotate cu coolere. Zona din unitatea centrală (procesor, memorii, cipset) în care se degajă cea mai multă căldură, mai poate fi răcită şi cu un set de ventilatoare pasive, plasate într-o parte laterală a carcasei de metal. Căldura produsă de circuite poate fi disipată din carcasa calculatorului prin unul sau mai multe ventilatoare plasate în partea posterioară.

i) Sistemul de operare şi aplicaţiile informatice cu care lucrează un microprocesor

Alături de elementele hardware prezentate în măsură să influenţeze creşterea vitezei unui microprocesor, trebuie specificate şi anumite elemente de natură software, menite să asigure o accelerare a prelucrărilor. În primul rând, pentru ca un procesor să funcţioneze la viteza pentru care a fost proiectat, acesta trebuie să se coreleze cu un sistem de operare în măsură să gestioneze prelucrările, memoria, intrările şi ieşirile, astfel încât să confere platformei hardware maximum de eficienţă în prelucrarea datelor. De exemplu, pe sistemele hardware pe 32 de biţi (create în 1985 prin procesoarele 80386), pentru ca procesorul să-şi conserve performanţele, acesta trebuie să ruleze sisteme de operare tot pe 32 de biţi (Windows ca SO – în 1995). Este lesne de observat latenţa soft-ului faţă de evoluţia hard-ului. Astăzi, se înregistrează un nou salt evolutiv în tehnologia procesoarelor, prin dezvoltarea platformelor hard pe 64 de biţi, fapt ce va antrena implicit difuzarea în masă a sistemelor de operare pe 64 de biţi (Microsoft Windows XP 64-Bit Edition şi Microsoft Windows Server 2004 64-bit).


În egală măsură, aplicaţiile informatice trebuie să aibă aceeaşi tehnologie de prelucrarea informaţiilor ca şi a procesoarelor, pentru ca acestea din urmă să atingă vitezele optime de procesare. De exemplu, un procesor superscalar pe 64 de biţi, funcţionează mult mai lent cu aplicaţii scrise pe 32 biţi, chiar dacă ar utiliza un sistem de operare pe 64 de biţi.

2) Capacitatea de adresare a memoriei interne, reprezintă al doilea parametru definitoriu ce caracterizează performanţele unui microprocesor. Un procesor nu poate adresa o cantitate infinită de memorie, ci numai cantitatea maximă impusă de procesul său constructiv. Cantitatea maximă de memorie care poate fi accesată de un microprocesor este numită memoria maxim adresabilă şi depinde de lăţimea de bandă a magistralei de adrese (din magistrala procesorului). Procesoarele, pe parcursul evoluţiei lor au fost capabile să acceseze tot mai multe adrese de memorie, de la zeci de milioane la zeci de miliarde. Capacitatea de adresare a memoriei interne a crescut de la 1 MB cât puteau accesa primele microprocesoare pe 16 biţi (magistrala de adrese de 20 de biţi = 220=1024 B), la 4 GB (cât au procesoarele construite pe o arhitectură de 32 de biţi). Noua tehnologie pe 64 de biţi, a impus lărgirea magistralei de adrese la 42 şi 52 de biţi, ajungându-se la o capacitate de adresare a memoriei de 4TB şi 4 PB).

3) Setul de instrucţiuni pe care microprocesorul le poate executa reprezintă o a treia coordonată definitorie pe care se bazează arhitectura unui procesor. În principiu, cu cât setul de instrucţiuni al procesorului este mai bogat, cu atât spectrul de prelucrări executate de procesor este mai larg. În al doilea rând, cu cât numărul de instrucţiuni-procesor este mai mare, cu atât viteza de execuţie ar trebui să fie mai mare, datorită existenţei unor instrucţiuni specializate care rezolvă mai rapid anumite prelucrări specifice. Prezenţa a din ce în ce mai multe instrucţiuni în setul de instrucţiuni al procesorului, ar trebui să conducă teoretic la accelerări ale vitezei de execuţie. Din punct de vedere practic, există cel puţin două motive ce contrazic cele afirmate anterior. Cu cât setul de instrucţiuni-procesor este mai complet, cu atât microprocesorul trebuie să conţină mai mulţi tranzistori complementari, ceea ce are un impact negativ asupra vitezei de execuţie. Un program informatic este compus din instrucţiuni înlănţuite logic. O instrucţiune program îşi găseşte corespondenţa de regulă în mai multe instrucţiuni elementare (cod-maşină sau procesor). Cu cât un procesor poate prelucra mai multe instrucţiuni elementare, cu atât va rula mai lent toate instrucţiunile asamblate ale programului aflat în execuţie.

4) Articularea configuraţiei într-o arhitectură multiprocesor presupune existenţa şi conlucrarea a mai multe procesoare în aceeaşi unitate centrală. Arhitecturile pot fi simetrice (SMP – Symetrical Multi Processing) atunci când mai multe procesoare partajează aceeaşi memorie internă, sau pot fi asimetrice (AMP Asymetrical Multi Processing) atunci când fiecare procesor adresează o memorie proprie. Utilizarea mai multor procesoare legate pentru multiprelucrare, este întâlnită îndeosebi pe servere (Web sau reţea) şi pe staţiile de lucru (pentru aplicaţiile 3D sau CAD). Câştigul de performanţă prin utilizarea sistemelor multiprocesor este limitat doar la câteva aplicaţii. A grupa mai multe procesoare în aceeaşi configuraţie de unitate centrală, nu este întotdeauna eficientă, datorită faptului că performanţele acestora sunt diminuate de gestiunea dificilă a memoriei (în cazul SMP), a magistralei de intrări/ieşiri şi de problemele de supraîncălzire ce diminuează randamentul procesoarelor. În multiprelucrarea simetrică, problemelor de tip hardware li se adaugă şi două limite de natură software. Prima limită derivă din capacitatea sistemelor de operare de a lucra cu mai multe procesoare


simultan (numai Windows NT/XP, OS/2, BeOS, Unix şi Linux pot lucra în configuraţii multiprocesor). A doua limită o constituie aplicaţiile informatice obişnuite, care trebuie adaptate multiprelucrării, prin procesul de “multithread”. O aplicaţie “multithread” repartizează operaţiile în mai multe unităţi de execuţie (thread) care pot fi prelucrate de mai multe procesoare. Fără facilitatea de “multithread”, aplicaţiile informatice nu pot folosi decât un singur procesor. Procesoarele de generaţie nouă pot funcţiona simetric pe mai multe căi. De exemplu, o multiprelucrare simetrică pe 2 căi, autorizează puteri de calcul situate la nivelul dublului capacităţii procesorului.

2.2.1.3 Evoluţia microprocesoarelor calculatoarelor personale

Generaţia I-a: 8 biţi

88008888 a fost primul microprocesor realizat şi lansat în anul 1981 de corporaţia Intel pentru calculatoarele personale IBM şi compatibile IBM. Magistrala externă de date (de intrări ieşiri) a microprocesorului era de 8 biţi, în timp ce magistrala de date a procesorului avea 16 biţi. Diferenţa de 8 biţi între magistrala internă şi cea externă este motivată de raţiuni de compatibilitate a magistralei externe cu perifericele disponibile şi cu circuitele asociate microprocesorului (în majoritate de 8 biţi la acea vreme). Frecvenţa de tact pe magistrală măsura numai 4,77 MHz. Microprocesorul 8088 putea să adreseze maximum 640 KB memorie RAM. Pentru a se putea mări puterea de calcul, un coprocesor matematic 8087 putea completa configuraţia sistemului de calcul. Un an mai târziu, apare pe piaţă varianta integrală pe 16 biţi a microprocesorului 8088, (magistrala internă era egală cu cea externă), cunoscută sub numele de cod 88008866. Microprocesorul 8086 ce integra pe cip aproximativ 10 mii de tranzistori şi funcţiona la o viteză de 8 MHz, putea accesa în mod direct 1 MB de memorie internă datorită unei magistrale de adrese pe 20 de biţi. Microprocesoarele 8088 şi 8086 integrate în platforme hardware corespunzătoare au fost cunoscute şi sub numele de XT-uri (Extended Technology). Astăzi valoarea lor de piaţă este nulă, fiind anacronice cu aplicaţiile soft actuale. Odată cu 8088 / 8086 producătorii de procesoare au încercat să dezvolte în paralel propriile arhitecturi, în încercarea de a obţine un segment de piaţă cât mai mare, însă era prea târziu, deoarece cota de piaţă a lui Intel şi existenţa unei abundenţe a software-ului pentru arhitectura x86, vor împiedica apariţia unei alte arhitecturi majore pe piaţa utilizatorilor finali. Lupta între concurenţi se va da utilizând arhitectura Intel, iar competitorii vor trebui să crească performanţa procesoarelor proprii fără a rupe compatibilitatea cu aplicaţiile informatice apărute anterior (compatibilitate software retroactivă).

Generaţia II-a: 16 biţi

Microprocesorul Intel 8800228866,, ce integra 30 mii tranzistori, a fost introdus pe piaţă în anul 1984 şi a reprezentat un real succes, deoarece microprocesorul a fost conceput pe o platformă integrală pe 16 biţi, ce lucra la viteze de până la 20 MHz şi putea adresa până la 16 MB de memorie RAM (datorită magistralei de adrese care a fost extinsă la 24 de biţi).

Generaţia III-a: 32 biţi

În anul 1986, a fost lansat pe piaţă microprocesorul Intel 8800338866. Noul procesor care rula programe cu viteze de 16, 20, 25 sau 33 MHz, avea o structură de magistrală de 32 de biţi, fiind capabil să adreseze până la 4 GB memorie RAM. Setul de instrucţiuni de bază al microprocesorului a fost completat cu instrucţiuni noi.

Generaţia a IV-a: pipe-line

Generaţia a IV-a este a fost marcată prin apariţia în anul 1989 a microprocesorului Intel 8800448866. Procesorul care îngloba peste 1,2 milioane de tranzistori avea o structură completă de magistrală de 32 de biţi şi putea accesa 64 GB de memorie internă. Cipul 486 includea din fabricaţie un minimum de memorie cache de 8 KB pentru evitarea timpilor de aşteptare în furnizarea datelor de la memorie către procesor. Microprocesorul 486 includea şi coprocesorul matematic, care la sistemele anterioare era livrat opţional. Tehnologia superioară implementată pe procesorul 80486 a permis ca o instrucţiune să parcurgă mai multe etape izocrone (frecvenţe de tact ale ceasului intern), în fiecare etapă, instrucţiunea trecând printre-o singură unitate a


procesorului. Aceast fapt a condus la creşterea vitezei de lucru, prin creşterea frecvenţei ceasului intern, iar posibilitatea de a începe o nouă instrucţiune în fiecare ciclu exploatează paralelismul la nivelul codului şi implică o creştere a performanţelor microprocesorului.

Generaţia a V-a: super pipe-line

Urmaşul procesorului 80486 s-a numit Pentium. Pentru a contracara producătorii de microprocesoare (AMD, Cyrix), care imitau procesoarele 386 şi 486 ale lui Intel şi care evident atribuiau produselor lor acelaşi micro-cod ca apelativ, corporaţia Intel a hotărât ca noul său microprocesor să poarte numele de Pentium. Astfel, datorită faptului că legislaţia internaţională nu permitea protejarea unui nume de marcă compus din cifre, Intel s-a decis ca noul procesor 80586 să fie lansat pe piaţă sub numele de Pentium, neologism bazat pe grecescul Penta (ce desemnează clasa procesorului) şi pe cuvântul silicium.

Generaţia a VI-a: seturi noi de instrucţiuni

Microprocesorul PPeennttiiuummPPrroo (PPro sau P6), realizat în 1996, a fost un continuator a tot ce a inovat şi realizat Pentium în domeniul tehnologiei RISC. Pentium Pro a beneficiat de o arhitectură superscalară pe trei căi, dispunând de unităţi de asamblare a instrucţiunilor prin care se pot prelucra şi executa în paralel trei instrucţiuni pe o frecvenţă de tact. Pentium MMX, apărut în 1997 este un microprocesor superscalar cu două instrucţiuni pe frecvenţa de tact ce cuprinde un set lărgit de instrucţiuni x86 (57 noi instrucţiuni) capabile să prelucreze noi tipuri de date şi să mărească performanţele aplicaţiilor multimedia. Tehnologia MMX (Multi Media eXtension) permite prelucrarea rapidă a unor mari şiruri de date simple care se repetă de un număr de ori într-o aplicaţie multimedia (grafică, imagine, sunet, etc.). De exemplu, aplicaţiile multimedia sau de comunicaţii utilizează bucle repetitive care nu ocupă mai mult de 10% din codurile (instrucţiunile) aplicaţiei, dar care ocupă aproximativ 90% din timpul afectat execuţiei respectivelor programe. Puternica tehnologie MMX utilizează cu mare eficienţă facilităţile execuţiei dinamice, fapt care permite creşterea de o manieră importantă a performanţelor aplicaţiilor multimedia şi de comunicaţii.

Generaţia a VII-a: integrarea memoriei cache le nivel 2

Procesorul PPeennttiiuumm IIIIII, construit iniţial în 1999 pe o

tehnologie de 0,18 microni a funcţionat la frecvenţe

cuprinse între 450 şi 600MHz. Pentru a atinge pragul

de 1GHz, frecvenţa plăcii de bază a fost modificată de

la 100MHz, la 133 MHz şi ulterior la 200MHz. Acest

procesor implementează în decodorul său de funcţiuni

71 de instrucţiuni noi, orientate către prelucrarea

fluxurilor de date. În plus, pe arhitectura superscalară a

procesorului Pentium III au fost introduşi 8 regiştrii de

128 de biţi, destinaţi calculelor în virgulă mobilă.

Principala modificare a arhitecturii pe 0,18 microni constă în integrarea chiar pe pastila de siliciu a

unei memorii cache de nivel 2 de 256 KB.

Tot în anul 1999 apare pe piaţă principalul concurent a

lui P III, în persoana procesorului AMD Athlon. Acest

procesor integrează în cele 9 pipeline-uri ale sale mai

multe stagii specializate (10 stagii pentru calculele cu

întregi, 15 stagii pentru calcule în virgulă mobilă), 3

decodoare de funcţiuni CISC-RISC şi o magistrală

procesor superlargă.

În anul 2000 apare pe piaţă ultimul procesor de generaţia a VII-a: Pentium IV (cu nume de cod

Willamette). Nucleul acestui procesor conţinea un sistem pipeline cu 20 de stagii, un puternic şi

evoluat motor execuţie a instrucţiunilor, o memorie cache de nivel 2 de mare viteză, o frecvenţă

FSB de 400 MHz.

Generaţia a VIII-a: 64 biţi


Generaţia a VIII-a de microprocesoate (apărute în anul 2003) este caracterizată de apariţia platformelor hardware AMD şi Intel pe 64 de biţi. Procesoarele de ultimă generaţie, beneficiază de viteze din ce în ce mai mari (4GHz), de fluxuri de date vehiculate pe magistrale la 800MHz, de debite de date de 6,4 GB/s şi de noua tehnologie Hyper-Threading (HT).

Această tehnologie se bazează pe prelucrarea paralelă a mai multor procese software, care se desfăşoară în cadrul aceleaşi aplicaţii informatice.

În fapt, « thread-ul » reprezintă o parte a unui program ce poate fi executată independent de alte părţi. O aplicaţie de multiprelucrare (multithread) repartizează grupurile de instrucţiuni pe mai multe unităţi de execuţie, care pot fi prelucrate de mai multe procesoare.

În principiu, prin tehnologia Hyper-Threading se utili- zează “timpii morţi” ai procesorului pentru a afecta timpi de calcul unui alt thread. În mod clasic, sistemele de operare pot trimite un al doilea fir de calcul numai dacă există un al doilea procesor. Prin Hyper-Threading, procesorul informează sistemul de operare asupra faptului că posedă un al doilea procesor, chiar dacă acesta nu există fizic. Această inovaţie transformă PC-urile monoproceor în PC-uri dualprocesor, chiar dacă unul dintre procesoare este virtual. Marea problemă întâlnită la acest concept constă în adaptabilitatea sistemului de operare la cerinţele de multiprelucrare şi în consecinţă reproiectarea aplicaţiilor informatice pentru utilizarea hyper-thread-ului. Procesoarele anilor viitori vor avea şi mai mulţi tranzistori integraţi pe cip, vor executa şi mai multe instrucţiuni per ciclu-maşină, şi vor eficientiza algoritmii de execuţie în in-ordine a instrucţiunilor. Cu timpul, proiectanţii vor realiza seturi noi de instrucţiuni ce le vor permite programatorilor, mai degrabă decât procesoarelor, gruparea instrucţiunilor în segmente superscalare. Această nouă tehnică va elimina complexele circuite de grupare sau de “in-ordine” din actualele procesoare superscalare.

Practic, arhitecturile de procesoare pe 64 de biţi au deschis astăzi o nouă cale în tehnologia informaţională, verificând legea lui Moore, conform căreia, în 20 de ani vom avea microprocesoare de 1.000 de ori mai puternice decât actualele Pentium IV. Performanţe platformelor hardware pe 64 de biţi, vor impune softului să se adapteze la cerinţele de prelucrare a informaţiei pe 64 de biţi.

22..22..22 MMeemmoorriiaa iinntteerrnnăă

Memoria unui calculator personal este o componentă principală a unităţii centrale capabilă să înregistreze informaţiile, iar apoi să le transmită prin canale de comunicaţie, sub formă de impulsuri electrice la unitatea specializată în prelucrarea lor. Memoria este deci o locaţie a unităţii centrale, unde informaţiile se stochează sub formă binară în circuite integrate specializate. Este necesar a se deosebi de la început, cele două faţete ale funcţiei de memorare aferente unui sistem electronic de calcul. Astfel, se va deosebi memoria internă (sistem, principală, primară), parte a unităţii centrale ce operează nemijlocit cu microprocesorul, stocând primar datele, de memoria externă (auxiliară, secundară) - ce reprezintă un mediu de stocare secundar al informaţiei, altfel spus, un suport tehnic pentru date în scopul reutilizării acestora.


Pe parcursul îndeplinirii funcţiilor ce-i revin, procesorul operează numai cu date stocate în memoria internă. Din punctul de vedere al perenităţii informaţiei cu care lucrează, al volumului de date stocate, al modului de acces la date, al vitezei de tranzacţionare a informaţiilor, memoria internă poate fi disociată (atât funcţional, dar şi fizic) în memorie RAM (vie) şi în memorie ROM (inertă).

2.2.2.1 Memoria ROM Memoria ROM (Read Only Memory) este un singur circuit integrat ce conţine un ansamblu de regiştrii de aceeaşi mărime, ce stochează informaţii imprimate odată pentru totdeauna. Pe această memorie datele sunt preînregistrate. Memoria ROM nu poate fi nici ştearsă şi nici actualizată. Procesorul poate citi şi executa programele imprimate pe cipul ROM, însă se găseşte în imposibilitate de a scrie date şi instrucţiuni pe acest cip. Din aceste considerente memoria ROM (numită şi firmware) este considerată opacă faţă de utilizator. Memoria ROM conţine informaţii permanente despre operaţiile de bază (de nivel inferior) ale calculatorului. ROM conţine micro-programe ce realizează testarea şi iniţializarea sistemului de pornire, micro-programe ce verifică părţile componente ale calculatorului înainte de activarea sistemului de operare. Memoria ROM conţine în mare parte BIOS-ul (Basic Input Output System) ce controlează modul cum informaţiile sunt transferate între monitor, tastatură, unităţile de memorie externă, memoriile RAM şi ROM. Memoriile PROM, EPROM şi EEPROM reprezintă variante constructive ale memoriei ROM, acestea fiind reversibile şi programabile. Memoria de tip PROM (Programmable ROM), este o memorie numai pentru citire ce se poate reprograma o singură dată (în condiţii speciale - de regulă în fabrica producătoare - acţiune ce se numeşte de regulă “ardere”). Odată programată, memoria va deveni Read-Only, adică ROM. Memoria PROM îşi păstrează conţinutul atunci când calculatorul este închis şi se deosebeşte de memoria ROM prin faptul că este fabricată ca memorie nescrisă, pe când ROM este programată în timpul procesului de fabricaţie. Memoria EPROM (Erasable Programmable ROM) este o memorie pentru citire, care are proprietatea de a fi ştearsă şi deci reprogramată. Ştergerea se face prin expunerea memoriei la un bombardament cu raze ultraviolete, iar reprogramarea se face cu ajutorul unui programator de memorii PROM (sau arzător PROM). Aceste operaţiuni se fac în condiţii speciale şi nu sunt la îndemâna utilizatorului obişnuit. Calculatoarele personale utilizează pe scară largă memoria EPROM, deoarece aceasta permite fabricantului să-i actualizeze conţinutul până în momentul livrării calculatorului. Memoria de tip EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) este o memorie pentru citire, programabilă, care poate fi ştearsă electric. Caracteristica de bază a memoriei EEPROM este aceea că îşi păstrează conţinutul chiar dacă alimentarea cu curent este întreruptă. Un tip specializat de memorie EEPROM este memoria Flash, care poate fi ştearsă şi reprogramată în blocuri, nu câte un octet pe rând. Multe calculatoare personale moderne au sistemul BIOS stocat pe un cip de memorie flash, pentru a putea fi uşor actualizat.

2.2.2.2 Memoria RAM

Memoria RAM (Random Access Memory - memoria în acces aleator) este memoria primară de lucru a calculatorului personal. Aceasta stochează la un moment dat (în timpul execuţiei programelor) datele de


prelucrat (de intrare), programele, procedurile, instrucţiunile care vor prelucra datele şi rezultatele prelucrărilor (date de ieşire). Memoria RAM poate fi atât citită cât şi scrisă. RAM este memoria direct adresabilă, informaţiile conţinute în ea putând fi citite în orice ordine (în mod aleator). RAM este o memorie volatilă, în sensul că informaţiile sunt deţinute temporar, iar orice întrerupere de curent afectează iremediabil conţinutul său, deoarece absenţa sarcinilor electrice conduce către imposibilitatea reprezentării informaţiilor în logica binară. Circuitele de memorie RAM se reîmprospătează continuu, cu frecvenţe de zeci şi sute de milioane de cicluri pe secundă (pulsurile ceasului extern), pentru a reflecta electrostatic fluxul de informaţie binară ce se prelucrează în unitatea centrală. De rapiditatea şi eficienţa acestor reîmprospătări, depinde timpul necesar efectuării operaţiunilor de citire-scriere în memorie. Memoria RAM va fi abordată în continuare atât din punct de vedere fizic, cât şi din punct de vedere logic, cu toate demersurile de evaluare şi interpretare ce decurg din această abordare. Din punct de vedere constructiv, memoria RAM este alcătuită din circuite foarte mici construite conform tehnologiei MOS (Metal Oxide Semiconductor), grupate în module şi încărcate cu sarcini electrice. Structurile legate de sarcinile electrice reprezintă informaţiile binare stocate. Din punct de vedere al amplasării fizice, memoria se regăseşte pe placa de bază sub forma mai multor plăci cu circuite imprimate (barete, sloturi sau sockets) ce integrează modulele de memorie. Plăcile de memorie sunt prevăzute cu pini de conectare şi interfaţare la placa de bază. În funcţie de numărul intrărilor pentru modulele de memorie (o intrare sau două) şi în funcţie de numărul pinilor de conectare, plăcile de memorie pot fi simple - SIMM (Single In-Line Memory Modules), duble – DIMM (Dual In-Line Memory Modules) sau dedicate RIMM (Rambus In-Line Memory Modules). Memoria este conectată la circuitul chipset de pe placa de bază. Conectarea (după cum se poate observa şi din figura alăturată) memoriei la procesor se face prin magistrala procesor asigură vehicularea datelor la debite de peste 800 MB/s. Prin placa de bază, componenta BIOS detectează cantitatea de memorie instalată în sistem.

Nucleu

CPU

LL22

CCaacchhee

528MB/

Bus AGP

Bus PCI

CHIPSET

Memorie

RAM

Periferice de intrare / ieşire

Memoria

plăcii grafice

Accelerator

grafic

PROCESOR

În memorie, din punct de vedere logic, fiecare informaţie ocupă o locaţie identificată de o manieră unică printr-un cod sau o adresă de memorie. Locaţia se regăseşte printr-o adresă, într-o structură matriceală (matricea de celule de memorie) compusă din linii şi coloane. Memoria internă este adresabilă, accesul fiind aleator (selectiv), adică se poate citi conţinutul unei locaţii de memorie, fără a se parcurge locaţiile care o preced. Numai în felul acesta un program aflat în execuţie poate prelucra date într-un mod rapid şi eficient. Pentru a găsi în memorie o anumită informaţie binară, este suficientă indicarea adresei, adică a numărului de linie şi de coloană ce identifică o locaţie de memorie. Un domeniu care cuprinde toate adresele ce au acelaşi număr de linie poartă denumirea de pagină de memorie. Pe scurt, accesul la memoria RAM se realizează în felul următor: Procesorul solicită date de la o anumită adresă de memorie, şi comunică adresa controllerului de memorie din chipset. Acesta deschide bancul de memorie şi din matricea de celule de memorie, alege linia şi coloana corespunzătoare adresei căutate. Procesorul primeşte adresa de memorie prin intermediul controllerului de adrese. Operaţiunea de scriere urmează acelaşi curs, cu diferenţa că informaţia este plasată în pinii de intrare ai memoriei şi este apoi purtată la adresa de memorie unde trebuie să fie stocată. Pe larg, accesarea de către microprocesor (prin emiterea adresei de către contorul ordinal) a unei informaţii din memoria internă, este un proces ce se derulează în mai mulţi timpi. Atunci când un


program are nevoie de o informaţie stocată în memorie, chipset-ul va trimite un semnal care activează linia şi coloana ce desemnează locaţia adresată. Chipset-ul (care în acest caz joacă rol de controller de memorie) activează mai întâi linia, cu ajutorul stroboscopului de acces pe linie: RAS (Row Adress Strobe). Memoria depune conţinutul liniei accesate într-un buffer (registru) de citire. Apoi, după ce linia a fost localizată, chipset-ul prin stroboscopul de acces pe coloane, activează printr-un semnal CAS (Column Adress Strobe) coloana din care vor extrage datele. Sistemul realizează astfel, prin alternarea stărilor High (sarcină electrică ridicată) / Low (sarcină electrică joasă) - aferente semnalelor RAS şi CAS - o tranzacţie la memorie. Principiul descris mai sus poate fi segmentat, deoarece un acces la memorie este un proces ce se derulează în mai multe etape. Prima etapă a accesului este localizarea liniei prin semnalul RAS. Această etapă, numită şi RAS Precharge Time este cea mai lungă, ea ocupând între 5 şi 7 pulsuri ale ceasului intern (frecvenţa procesorului). Pentru compensarea timpilor de calcul pierduţi prin RAS, este posibilă accesarea mai multor biţi la aceeaşi tranzacţie de memorie. Totdeauna trebuie să se activeze RAS şi CAS (RAS to CAS Delay) pentru primul bit, iar apoi se activează succesiv mai multe coloane (CAS Latency), pentru aceeaşi linie. Astfel, procedeul de tranzacţionare a memoriei se face prin rafale procesor de semnale RAS şi CAS. Chiar dacă memoria funcţionează la frecvenţa ceasului extern (a plăcii de bază), aceasta se sincronizează cu cerinţele de prelucrare ale procesorului, care funcţionează la frecvenţele furnizate de ceasul intern. Această sincronizare are loc prin controllerul de memorie aferent chipsetului şi este operaţională prin magistrala procesorului (de date, de adrese şi de comenzi). Astfel, o rafală procesor (RAS), pentru a adresa o linie, semnifică pentru memoriile sincronizate cu procesorul (SDRAM) 5 pulsuri interne pentru 1 puls extern, prin respectarea formulei de multiplicare a frecvenţei: la 1 puls de ceas extern, rezultă “n” pulsuri de ceas intern.

2.2.2.2.1 Tipuri constructive de memorii RAM Memoria DRAM (Dynamic Random Access Memory), apărută în 1992 este considerată a fi memoria clasică aferentă primelor calculatoare personale, echipate cu procesoare 80286, 80386 şi 80486. Viteza de reîmprospătare a circuitului de memorie avea valori cuprinse între 70 şi 60 de nanosecunde. Accesul la memorie se făcea paginat pe o singură linie. Din acest motiv, memoria DRAM mai era cunoscută şi sub numele de FPM (Fast Mode Page). Pentru un acces complet la memorie, se consumau 5 pulsuri de ceas intern pentru primul acces (RAS - pe linie) şi câte 3 pulsuri pentru următoarele (CAS – pe coloană). Astfel, pentru o rafală procesor de 4 bytes/cuvânt de memorie (32 biţi), schema de acces la memorie era de 5-3-3-3. Modul de acces la memoria DRAM - FPM este următorul: � chipset-ul activează o linie (pagină) de memorie, furnizând adresa sa şi emiţând un semnal RAS în

stare Low (5 pulsuri de ceas); � mai multe coloane consecutive vor fi activate utilizând o buclă CAS (3 pulsuri de ceas). Fiecare buclă

constă în: � determinarea adresei coloanei; � comutarea semnalului CAS în stare Low; � aşteptarea până ce datele ies; � transmiterea datelor către sistem; � comutarea semnalului CAS în stare High, pentru a pregăti bucla următoare (CAS în starea High

inhibă ieşirea datelor din locaţiile de memorie).

Memoria de tip EDO DRAM (Exctended Data Out DRAM), a apărut în 1994 şi a echipat configuraţiile calculatoarelor personale dotate cu procesoare Pentium. Modelul EDO, accelerează citirea secvenţială a datelor, prin economisirea unui semnal CAS. Astfel, se diminuează numărul de cicluri necesare accesului la memorie la schema 5-2-2-2 (primul acces: 5 pulsuri, iar următoarele câte două), viteza de acces crescând la 50 ns, iar câştigul de performanţă faţă de DRAM FPM concretizându-se la 33%.


Explicaţia creşterii de viteză prin economisirea câte unui semnal CAS la fiecare rafală procesor, este următoarea: tensiunea High aferentă semnalului CAS nu mai împiedică ieşirea datelor. Astfel, recuperarea datelor din adresa de memorie următoare, poate avea loc fără a compromite ieşirea datelor din adresa precedentă. În acest mod, EDO poate economisi câte un puls de ceas pentru fiecare adresă de memorie citită. EDO DRAM îşi integra modulele de memorie în plăci de tip SIMM şi funcţiona la o frecvenţă de magistrală de 66 MHz (nu-şi putea sincroniza funcţionarea cu noile bus-uri de 75 sau 100 MHz. O extensie a acestei tehnologii, ce conferea un plus de performanţă (50%) memoriei EDO, a fost Burst EDO (BEDO). Memoria citea o linie de memorie în 5 cicluri procesor, iar apoi recupera informaţiile din coloane în câte un ciclu. Schema de ocupare a procesorului era astfel de 5-1-1-1. Economisirea unui puls de ceas pentru un ciclu CAS, s-a explicat prin utilizarea unei unităţi de tip pipeline (un registru suplimentar), care a făcut ca datele să fie eliberate din coloane mult mai repede activând semnalul CAS începând cu al doilea ciclu. Inconvenientul acestei tehnologii consta în nesincronizarea frecvenţei externe (pentru plăcile de bază pe 100 MHz), cu frecvenţele interne ale procesorului.

Memoria SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) este tipul de memorie ce a echipat configuraţiile calculatoarelor personale dotate cu procesoare, Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro, Pentium II. Memoria SDRAM este un tip de memorie ce îşi sincronizează semnalele de intrare şi ieşire cu pulsurile ceasului sistem (extern) la frecvenţe de 100 (PC100) şi 133 MHz (PC133). Altfel spus, modul sincron de funcţionare obligă memoria şi placa de bază să funcţioneze la aceeaşi frecvenţă. SDRAM este un tip de memorie ce asigură un transfer de informaţie pe 64 de biţi, la debite de date de 800 MB/s.

VCM SDRAM (Virtual Channel Memory SDRAM) este o variantă de memorie sincronă de tip SDRAM, care incorporează 16 canale pentru a filtra paginile de memorie lipsă în liniile independente de cache. Prin această soluţie, se reduce latenţa memoriei SDRAM, în timpul primului acces la date.

SDRAM DDR (Double Data Rate), păstrează principiile globale de funcţionare ale memoriei SDRAM, cu deosebirea că dublează viteza de transfer, de la debite de 800 MB/s, la 1,6 GB/s. Această creştere de viteză se datorează faptului că memoria DDR este capabilă să dubleze logic lăţimea de bandă a magistralei de date (componentă a magistralei procesorului) furnizând la fel de bine fluxuri de date pentru semnalele High şi Low. Altfel spus, în memoria DDR este folosit atât semnalul ascendent High, cât şi cel descendent Low, rezultând astfel transferul a doi biţi pe un ciclu de ceas. Potrivit acestui mod de funcţionare, cantitatea de informaţie citită sau scrisă este de două ori mai nare decât în cazul memoriei SDRAM.

DDR este o memorie asincronă. Modul asincron de funcţionare permite memoriei să funcţioneze la aceeaşi frecvenţă specificată de producător, în timp ce frecvenţa plăcii de bază FSB poate fi modificată. Chipsetul plăcii de bază poate permite modificarea unui factor de divizare între FSB şi frecvenţa de lucru a memoriei. Frecvenţa la care lucrează memoria este derivată din frecvenţa controllerului de memorie (integrat în chipset). Diferenţa de frecvenţă induce timpii de latenţă ai memoriei. De exemplu, tRAS reprezintă timpul minim necesar pentru care un banc de memorie să rămână deschis, în număr de pulsuri de ceas, pentru ca o citire sau o scriere să se poată efectua fără eroare. Valorile specifice pentru acest factor sunt 3 şi 2. Dacă valoarea acestui parametru se micşorează (de exemplu, de la 3 la 2), atunci se înregistrează o creştere de performanţă în termeni de viteză, deoarece se înregistrează mai puţine


pulsuri de ceas pentru a se comuta din starea RAS - de localizare a unei linii din matricea de celule de memorie, în starea CAS – de localizare a coloanelor aferente. În cazul memoriei DDR, la ieşirea datelor din memorie (pentru procesul de citire) sau la intrarea datelor în memorie (pentru procesul de scriere) datele sunt stocate în buffere (regiştrii de memorie tampon). De exemplu, la un modul DDR ce funcţionează la 200 MHz (frecvenţa plăcii de bază), buffer-ele funcţionează la aceeaşi viteză (200 MHz). Transferul de date în ambele direcţii ale semnalului echivalează în fapt cu dublarea frecvenţei, ajungându-se astfel la 400 MHz (2 biţi pe ciclu). Cele mai cunoscute module de memorie DDR sunt cele la 200, 266, 333 MHz.

Memoria RDRAM (RamBus DRAM) utilizează un bus dedicat de date pe 8 biţi, care funcţionează la frecvenţe de 400 şi 500MHz. RDRAM implementat pe interfeţe de tip RIMM, poate atinge 800MHz (0,8GB/s) şi chiar 1066 MHz, dacă utilizează partea ascendentă (High) şi descendentă (Low) a ciclului CAS (aşa cum face SDRAM DDR). Viteza memoriei RDRAM poate fi dublată (1,6GB/s) sau chiar cvadruplată (3,2GB/s), dacă sistemul de bus dedicat este mărit la 2 sau 4 canale Extensia de astăzi a tehnologiei RamBus utilizează în memoria DRDRAM (Direct RamBus DRAM), câte două canale dedicate de câte 8 biţi fiecare, pentru transferurile de date la debite de 1,6GB/s. Sporul de performanţă al memoriei RDRAM este vizibil în special la aplicaţiile care lucrează intensiv cu memoria în regim de multitasking. Pentru transferurile unor cantităţi mari de date spre memorie (în cazul aplicaţiilor 3D) această sporire a frecvenţei de lucru a memoriilor este întotdeauna benefică.

Memoria SDRAM DDR - II, introduce o nouă abordare a buffer-erlor de date (existente în memoria DDR) şi dublează lăţimea de bandă pentru transferurile de date efectuate la aceeaşi frecvenţă de ceas. Datorită faptului că buffer-ele sunt de două ori mai rapide, transferurile binare din memorie se vor efectua de 4 ori mai rapid. De exemplu, cu un modul de memorie DDR II la 200 MHz, buffer-ele funcţionează de două ori mai rapid, adică la 400 MHz. Transferul de date în ambele direcţii ale semnalului echivalează în fapt cu dublarea frecvenţei la 800 MHz (4 biţi pe ciclu). Cele mai cunoscute module de memorie DDR II sunt cele la 400, 500 şi 533 MHz.

2.2.2.2.2 Parametrii de evaluare ai memoriei interne Memoria internă a unui calculator personal poate cuantifica performanţele sale în termeni de viteză, volum, cost şi calitate prin următorii parametri: a) dimensiunea locaţiei adresabile; b) timpul de acces, de răspuns şi cadenţa de transfer; c) compatibilitatea cu procesorul şi cu circuitul chipset; d) capacitatea totală a memoriei; e) tensiunea de alimentare; f) costul memoriei. g) calitatea modulelor de memorie;

a) Dimensiunea locaţiei de memorie adresabile reprezintă cantitatea de informaţie binară pe care o ocupă o locaţie de memorie, adică lungimea cuvântului de memorie. Un cuvânt de memorie reprezintă o unitate informaţională compusă din mai multe poziţii binare, care este tratată ca entitate şi poate fi stocată într-o singură locaţie de memorie. Pentru ca tranzacţiile la memorie să fie eficiente, dimensiunea locaţiei de memorie (32 sau 64 de biţi) trebuie să fie compatibilă cu registrul de instrucţiuni al microprocesorului şi cu lăţimea magistralelor de date şi adrese.

b) Timpul de acces - este timpul necesar unui modul de memorie să localizeze un bit de informaţie. Timpul de acces este foarte scurt, de ordinul nanosecundelor (ns – o nanosecundă reprezintă o miliardime dintr-o secundă: 10-9s). În afara cuantificării în nanosecunde, viteza de acces se mai poate măsura prin numărul de pulsuri de ceas intern pentru un acces în rafală la memorie (5-3-3-3, 5-2-2-2, 5-1-1-1). Un alt parametru complementar timpului de acces este timpul de răspuns. Acesta este intervalul de timp ce se scurge din momentul în care memoria primeşte de la microprocesor comanda de citire şi


momentul în care depune pe magistrala de date valoarea citită (procesul este valabil şi pentru operaţiunea de scriere). Al doilea parametru derivat din timpul de acces, este cadenţa de transfer a datelor (debit de date: MB/s sau GB/s), adică volumul de informaţii transferate în unitatea de timp, pe magistralele externe, între procesor şi memorie. Cadenţa de transfer a datelor este determinată de lăţimea de bandă a memoriei, măsurată în MHz.

c) Compatibilitatea cu procesorul şi cu circuitul chipset Memoria internă trebuie să fie compatibilă în mod indirect cu procesorul. Modul indirect poate fi explicat prin faptul că memoria funcţionează la vitezele şi cadenţele ceasului sistem de pe placa de bază, iar aceste frecvenţe externe trebuie să fie compatibile cu frecvenţele interne ale procesorului sincronizate prin controllerul de memorie. În al doilea rând, utilizarea memoriei RAM depinde de tipul de chipset integrat pe placa de bază. Chipset-ul, cu rolul său de controller de memorie, autorizează atât volumul memoriei instalate, viteza acesteia, cât şi tipul de modul de memorie (FTP, EDO, SDRAM, DDR, RDRAM, DDR II, etc.). Pentru a modifica volumul sau viteza, este necesar a se schimba sau a se adăuga un tip mai nou de memorie. Această operaţiune de upgrade este condiţionată de tipul de chipset de pe placa de bază, care restricţionează respectiva modernizare (de multe ori este necesar a se schimba însăşi placa de bază pentru un upgrade la memorie, datorită chipset-ului care nu recunoaşte noua memorie). d) Capacitatea totală a memoriei interne, exprimată în general în megabytes (MB), reprezintă volumul de informaţii (sub formă de date, programe sau rezultate) care poate fi stocat la un moment dat în memoria internă. Capacitatea memoriei se judecă în principal în funcţie de tipul şi arhitectura sistemelor de operare utilizate şi în funcţie de tipul aplicaţiilor informatice rulate. Tabelul de mai jos, oferă o imagine asupra cantităţii minime şi optime de memorie internă solicitate de către software:

Software Minim (MB)

Optim (MB)

Programe de dezvoltare de aplicaţii (gen Office) 256 512

Jocuri / multimedia 128 512

Windows ‘98 16 32

Windows NT 32 64

Windows 2000 64 128

Windows XP 256 512

Programe animate, grafică 3D 256 512

Programe pentru servere 512 1024 Cele mai multe aplicaţii informatice ce rulează pe calculatoare puternice, nu pot profita de o un volum mare de memorie instalată, datorită existenţei memoriei cache (de nivel 1, dar mai ales de nivel 2). Paralel cu creşterea capacităţii de adresare a memoriei interne de către microprocesoare (de la 1MB la 4TB), memoriile instalate pe calculatoarele personale au crescut în volum, situându-se astăzi pentru configuraţiile obişnuite, la valori de 256MB, 512MB şi 1GB de RAM.

e) Tensiunea de alimentare a modulelor de memorie reprezintă un factor ce influenţează viteza memoriei (ca şi la procesoare), deoarece o tensiune mai joasă de alimentare permite ridicarea frecvenţei de lucru. Explicaţia raportului invers proporţional între frecvenţa memoriei şi voltajul aplicat pentru alimentarea circuitelor, este dată de faptul că este necesar un timp mai scurt pentru a trece de la 0 V la tensiunea de alimentare (2.5 – 2.8V pentru DDR, 1.8 pentru DDR II) a memoriei şi înapoi. În al doilea rând, o tensiune mai joasă produce o mai mică degajare de căldură şi implicit un consum mai mic (de exemplu, 4GB de DDR400, pot consuma 40W în timpul unei operaţii de citire).


f) Costul memoriei reprezintă un parametru de piaţă, ce se află în permanentă scădere.

Memoria RAM este astăzi accesibilă pentru toţi utilizatorii - chiar dacă performanţele cresc în

termeni de viteză şi de volum. Astăzi, rularea aplicaţiilor informatice (mai ales cele multimedia)

necesită utilizarea a tot mai multă memorie, deci este evidentă cerinţa măririi acesteia prin upgrade.

g) Calitatea modulelor de memorie reprezintă adesea un parametru neglijat de utilizatori.

Anumite detalii tehnice permit verificarea calităţii unei plăci de memorie (de exemplu, numărul de

straturi –layers- pe o placă, implică mai puţine riscuri de oxidare şi asigură astfel o mai mare

fiabilitate). O placă de memorie (SIMM, DIMM sau RIMM) poate fi examinată calitativ şi cu

ochiul liber (calitatea montajului modulelor de memorie, imprimarea clară şi precisă a circuitelor,

etc.). O placă de memorie de calitate, trebuie să aibă inscripţionate date ce se referă la viteza

memoriei, capacitatea sa şi numărul lotului de fabricaţie.

2.2.2.3 Magistralele de comunicaţie

Una dintre componentele esenţiale ale plăcii de bază este magistrala de intrări şi ieşiri a sistemului. Atunci când într-o documentaţie se specifică date sau parametrii ce se referă la magistrala sistemului, de fapt sunt descrise caracteristicile şi performanţele magistralei de intrări/ieşiri. Partea vizibilă a ansamblului circuitelor de comunicaţie se materializează pe placa de bază sub forma conectorilor şi plăcilor de extensie. Magistralele de comunicaţie sau bus-urile reprezintă trasee informaţionale prin care circulă unidirecţional sau bidirecţional biţii de informaţie între diferitele componente ale calculatorului, atunci când au loc prelucrări de date. Magistralele de comunicaţie, după amplasarea lor şi după rolul lor în transferul informaţiei din interiorul calculatorului, pot fi considerate interne şi externe. Magistralele interne fac parte integrantă din procesor şi deservesc comunicaţiile dintre elementele componente ale acestuia (contor ordinal, decodor de funcţiuni, regiştrii, etc.). Magistralele interne sunt deci căi de comunicaţie proprii ale procesorului, prin care sunt transmişi biţii de informaţie spre a fi decodaţi, interpretaţi (potrivit instrucţiunilor din program) şi prelucraţi. Magistrala internă este controlată prin circuitele de comandă ale microprocesorului, prin intermediul unui controller de bus (vezi ilustraţia arhitecturii microprocesorului). Viteza de vehiculare a informaţiilor pe magistralele interne este aceeaşi cu viteza microprocesorului datorită impulsurilor furnizate de ceasul intern. Magistralele externe se regăsesc din punct de vedere material sub formă de trasee electrice gravate pe placa de bază. Din punct de vedere funcţional, magistralele externe se identifică sub formă de căi de comunicaţie şi conexiuni pentru fluxul informaţional din interiorul unităţii centrale. Astfel, magistrala procesorului permite transportul informaţiilor între microprocesor şi memoria internă, iar magistrala de intrări/ieşiri, numită şi magistrala sistem sau principală este o extensie a magistralei procesorului ce permite vehicularea informaţiilor pentru facilitarea schimburilor de date între unitatea centrală şi perifericele instalate.

Magistrala procesorului

Magistrala de intrări/ieşiri

Magistrala procesorului (a memoriei)

PROCESOR

MEMORIE

CHIPSET

(controller de

memorie)


Legăturile dintre cele două tipuri de magistrale externe se realizează prin intermediul circuitului chipset care reprezintă interfaţa sau controllerul procesorului cu memoria (circuit ce va fi descris odată cu placa de bază). Magistrala procesorului care face legătura între chipset şi memoria internă, mai este cunoscută şi sub denumirea de magistrala memoriei.

2.2.2.3.1 Magistralele procesorului.

Pentru a explica magistralele procesorului, considerăm de exemplu, o operaţiune de citire a unei date din memoria internă, ce urmează a fi interpretată sau prelucrată de către microprocesor. Operaţiunea enunţată poate fi rezolvată în trei etape: - prima etapă: se dă un ordin de citire din memorie; - a doua etapă: se regăseşte data ce urmează a fi citită din memorie; - a treia etapă: se vehiculează către procesor data localizată în memorie şi implicit citită. Aceste trei etape corespund următoarelor tipuri de magistrale procesor: a) magistrala de comenzi b) magistrala de adrese; c) magistrala de date.

Ordin de citire din memoria internă

Adresa de memorie unde este identificată

data ce urmează a fi citită

Transferul datei găsite în memorie

CPU

(Procesor)

Memoria

internă

a) Magistrala de comenzi reprezintă traseul prin care circulă bidirecţional ordine ce provin de la microprocesor, semnale de control emise de anumite elemente externe (gestiunea întreruperilor), semnale de sincronizare cu memoria internă, semnale ale ceasului intern. Magistrala de comenzi pentru unele procesoare conţin mai puţine linii de comunicaţie. Această soluţie este în avantajul magistralei de adrese, care a crescut ca număr de căi de comunicaţie, pentru a se mări dimensiunea memoriei adresabile.

b) Magistrala de adrese este folosită în tranzacţiile procesorului cu memorie şi reprezintă un traseu unidirecţional prin care circulă adresele de memorie unde vor fi localizate instrucţiunile unui program aflat în curs de execuţie. Adresele de memorie sunt emise de către microprocesor prin contorul său ordinal în timpul citirii instrucţiunilor din program. Datele citite în memorie circulă spre procesor prin intermediul magistralei de date. Dimensiunea acestei magistrale permite definirea spaţiului de memorie adresabilă de către microprocesor. Pentru fiecare bit sau linie de comunicaţie există două stări posibile: o adresă 0 (zero) şi o adresă 1. Deci, dacă dimensiunea magistralei este de n biţi (sau linii), atunci capacitatea de memorie adresabilă este de 2n.

c) Magistrala de date - reprezintă un ansamblu de 32 sau 64 de căi de comunicaţie paralele prin care se transmit datele care merg sau se întorc de la microprocesor. Această magistrală este bidirecţională şi face legătura între microprocesor şi memoria internă. Frecvenţa de lucru a magistralei de date –FSB (de exemplu 533MHz) reprezintă un multiplu al frecvenţei plăcii de bază (133MHz x 4), datorită unor canale specializate ale controllerului de memorie (din chipset) care multiplică frecvenţa de tact pe această magistrală. Magistrala procesor, cu cele trei componente ale sale este prezentată schematic în figura următoare:


Bus de comenzi Bus de I/E

Bus de date

Bus de adrese

M

I

C

R

O

P

R

O

C

E

S

O

R

MEMORIA RAM

Interfeţe de

comunicaţii

pentru

intrări

şi

ieşiri

CHIPSET

Caracteristica de bază a magistralei procesor o reprezintă lăţimea de bandă a sa. Astfel, cu cât bus-ul este mai lat, cu atât se pot transfera la un puls al ceasului intern mai mulţi biţi simultan, deci mai multă informaţie. Un sistem de calcul echipat cu microprocesor 80486 are de exemplu o magistrală procesor compusă din 32 de linii de adresă, 32 de linii de date şi câteva linii de control, iar un procesor Pentium are 64 linii de date şi 32 de linii de adresă. Al doilea parametru prin care se evaluează performanţele magistralei procesor este viteza bus-ului adică frecvenţa de tact la care circulă biţii pe magistrală. Magistrala procesorului funcţionează în principiu la o frecvenţă multiplicată faţă de frecvenţa plăcii de bază. Cu cât viteza pe magistrală este mai mare, cu atât procesorul este capabil de a prelucra o cantitate mai mare de informaţie la un puls de ceas. Viteza de transfer pe magistrală sau debitul de date al magistralei se determină multiplicând frecvenţa de ceas a magistralei (FSB) cu lăţimea de bandă a magistralei.

CAPITOLUL 2

22 AArrhhiitteeccttuurraa ccaallccuullaattooaarreelloorr ppeerrssoonnaallee

ARHITECTURA CALCULATOARELOR

PERSONALE


22..11 AArrhhiitteeccttuurraa eecchhiippaammeenntteelloorr ppeerriiffeerriiccee

Echipamentele periferice, ca dispozitive fizice ce fac parte din configuraţia unui calculator personal, sunt conectate prin intermediul interfeţelor la unitatea centrală şi sunt controlate de către aceasta. Echipamentele periferice asigură, în primul rând, comunicarea dintre om şi maşină la intrarea şi la ieşirea informaţiilor din unitatea centrală, iar în al doilea rând, având în vedere aspectul volatil al memoriei interne, unităţile periferice asigură stocarea unui volum important de date care pot fi reutilizate ulterior. În altă ordine de idei, perifericele asigură comunicaţiile cu medii externe unităţii centrale, altele decât cele reprezentate de factorul uman (reţele de calculatoare, Internet, etc.).

Echipamentele periferice pot fi clasificate după cum datele sau informaţiile intră sau ies în/din unitatea centrală. Astfel, se deosebesc perifericele de intrare a datelor în sistem (tastatura, perifericele indicatoare, scanerul, microfonul, video-camera, etc.), perifericele de ieşire a informaţiilor din sistem (monitorul, imprimanta, plotterul, boxele, etc.), perifericele de intrare/ieşire sub forma unităţilor de stocare în masă a informaţiilor (unitate hard disc, unitate floppy disc, unitate streamer, unităţi de CD-ROM şi DVD, etc.) şi a perifericelor de comunicaţii (modemul, placa de reţea).

22..11..11 TTaassttaattuurraa

Tastatura este principalul echipament periferic de introducere a datelor în calculator. Din punct de vedere funcţional, la acţionarea unei taste, tastatura detectează o activitate care este bazată pe interpretarea unor semnale electrice. Tastele sunt montate pe mici pistonaşe dispuse pe o grilă electrică senzorială. O folie din plastic este intercalată în scop de protecţie între taste şi grila electrică; folia este perforată în dreptul tastelor, pentru a le permite acestora să stabilească contact electric cu grila. Activarea unei taste stabileşte un contact electric cu grila şi antrenează o modificare de semnătură electrică. Procesorul tastaturii urmăreşte în permanenţă fiecare contact al tastelor cu grila, iar în momentul în care o tastă este activată prin apăsare, se detectează o modificare în răspunsul semnalului electric, fapt ce este interpretat sub formă de caracter tastat. Tastatura are la bază următorul principiu de funcţionare: Fiecare tastă are asociat un număr de identificare care poartă denumirea de cod de scanare, cod care este reţinut de către tastatură prin intermediul procesorului propriu. Tastatura recunoaşte că s-a apăsat o tastă şi notează codul acesteia, semnalând calculatorului faptul că a avut loc o acţiune exterioară, lucru care poate fi realizat prin intermediul unei întreruperi hardware. La întreruperea hardware, prin intermediul codului de scanare, tastatura comunică memoriei ROM, şi anume componentei BIOS conţinute de aceasta, ce tastă a fost acţionată; comunicarea între acest echipament şi memoria ROM a sistemului se face prin intermediul unui port de comunicaţie serial, prevăzut cu un conector de tip DIN5 sau MiniDIN6. Însă tastatura va trebui să memoreze tasta apăsată până ce componenta BIOS preia semnalul de citire; memorarea se va face într-o zonă specială numită buffer-ul tastaturii, care trebuie să fie suficient de mare pentru a reţine un număr de acţionări distincte ale tastelor în cazul în care microprocesorul nu răspunde la întreruperea semnalată. Trebuie specificat faptul că tastatura reţine nu numai apăsarea unei taste, dar şi eliberarea acesteia, fiecare acţiune asupra unei taste fiind înregistrată separat ca întrerupere hard. Pentru ca sistemul să facă


distincţie între acţionarea unei taste şi eliberarea ei, există coduri de scanare separate privind cele două acţiuni. În altă ordine de idei, există 2 categorii de taste, tastele comutatoare (Caps Lock, Num Lock, Scroll Lock, Insert) şi tastele de control (Shift, Ctrl, Alt) care afectează semnificaţia altor taste, dar acţiunea lor este total diferită. În timp ce tastele comutatoare au efect indiferent dacă sunt apăsate sau eliberate, tastele Shift, Ctrl şi Alt au efect numai atunci când sunt acţionate. Prin funcţiile pe care le îndeplineşte, componenta BIOS va ţine evidenţa stărilor curente ale celor două tipuri de taste (înregistrarea acestor stări ocupă 2 octeţi în memoria ROM). Tastaturile calculatoarelor personale sunt de regulă standardizate, dar forma lor, facilităţile suplimentare oferite, precum şi modul de dispunere a tastelor reprezintă criterii în funcţie de care tastaturile se pot împărţi în 4 mari categorii: a) tastaturi standard; b) tastaturi ergonomice; c) tastaturi fără fir; d) tastaturi speciale.

a) Tastaturile standard sunt tastaturile tradiţionale ale calculatoarelor personale. Acestea au de regulă 102 taste, dar există şi modele cu 105 taste, având în plus 3 taste speciale pentru facilităţi Windows 95/98 / 2000 / XP (deschiderea meniului Start şi simularea acţiunii clic-dreapta). Versiuni mai sofisticate ale tastaturilor standard oferă taste suplimentare pentru macroinstrucţiuni şi butoane de control care permit executarea de operaţiuni preînregistrate, operaţiuni de demarare automată a unui navigator Internet sau de pornire a unui program de comunicaţii. De asemenea, unele tastaturi posedă în partea superioară butoane care gestionează pornirea sistemului de operare, pornirea unor aplicaţii specifice, dar şi butoane care permit setarea sistemului în stare de veghe.

b) Tastaturile ergonomice au câştigat rapid în popularitate datorită compartimentării în “V” a blocului alfanumeric, ceea ce a oferit utilizatorului o poziţie mai confortabilă a mâinilor în timpul tastării. Aceste tastaturi au divizat blocul alfanumeric în 2 compartimente, cele 2 blocuri putând fiind activate independent unul de celălalt. Din considerente ergonomice, în partea inferioară a tastaturii s-a adăugat o prelungire de plastic care oferă un confort sporit utilizatorului în timpul procesului de tastare. Tastaturile ergonomice ocupă mai mult spaţiu pe birou datorită prelungirii de plastic şi datorită amprentelor unor taste care sunt mai mari decât cele obişnuite.

c) Tastaturile fără fir prezintă avantajul că sunt lipsite de cablul de conectare la unitatea centrală, având astfel un grad ridicat de portabilitate. Cele mai multe tastaturi de acest gen utilizează razele infraroşii pentru a comunica cu calculatorul. Dezavantajul tastaturilor cu infraroşii constă în faptul că există riscul de a se produce o întrerupere a comunicării în situaţia în care un obiect se interpune între tastatură şi calculator, obturând astfel câmpul vizual al celulei infraroşii. O altă limită a acestui tip de tastatură este aceea că distanţa maximă a tastaturii faţă de unitatea centrală este în general de maximum 9 metri. Anumite tastaturi fără fir utilizează pentru comunicarea cu unitatea centrală frecvenţa undelor radio. Acestea pot funcţiona practic în orice spaţiu, iar limita de amplasare a lor este de maximum 15 metri. Dezavantajele acestor modele se referă, în primul rând la preţul lor ridicat, iar în al doilea rând la riscul de interferenţă a undelor radio, unde care pot afecta comunicaţia dintre tastatură şi unitatea centrală.

d) Tastaturile speciale integrează, pe lângă perifericul clasic de introducere a datelor, şi alte dispozitive cum ar fi: � un scaner, ce prelungeşte în plan vertical partea superioară a tastaturii; � periferice indicatoare, cum ar fi: TrackBall, TrackPad sau TrackPoint; � boxe (difuzoare), microfon şi diverse controale audio; � porturi universale de conectare a altor periferice (USB);


� o zonă de afişaj ce conţine un ceas şi/sau un mic calculator. Din punct de vedere al dispunerii tastelor pe suprafaţa tastaturii, se pot deosebi patru serii de taste diferite, grupate în blocuri de taste, aşa cum rezultă din figura următoare: 1) blocul tastelor alfanumerice; 2) blocul tastelor funcţionale; 3) blocul tastelor de deplasare şi poziţionare; 4) blocul mini-numeric.

1) Blocul tastelor alfanumerice corespunde în mare parte tastaturii clasice de la maşina de scris, regăsindu-se caractere alfabetice, semne de punctuaţie, caractere numerice şi speciale, taste de validare şi control.

Blocul tastelor alfanumerice

În acest bloc se regăsesc : a) tastele alfabetice (fond gri); Tastaturile microcalculatoarelor nu sunt normalizate, modul de dispunere a caracterelor alfabetice şi a semnelor speciale fiind diferit de la o ţară la alta. De exemplu, standardul american este QWERTY, iar cel francez este AZERTY (după cum se prezintă primele litere conţinute de blocul alfabetic). Standardul românesc pentru tastaturi este QWERTZ. b) tastele bifuncţionale numerice şi caracterele speciale (fond închis) cum ar fi: în partea superioară, semnul exclamării, arond, diez, procent, dolar, ampersand, parantezele rotunde, plus, egal; în partea inferioară dreapta, caracterele de punctuaţie cu dublă funcţie : mai mic/virgulă, mai mare/punct, semnul întrebării/slash; iar în partea dreaptă a blocului alfanumeric se regăsesc următoarele taste cu dublă funcţie : două puncte/punct şi virgulă, ghilimele/apostrof, etc. c) taste de validare şi control (fond deschis)

� tasta Enter (↵↵↵↵) este utilizată pentru a valida o acţiune, pentru a introduce o instrucţiune în calculator; practic, o comandă intră în memoria calculatorului numai prin acţionarea tastei Enter; sub mediul Windows, validarea unei acţiuni se poate face şi prin executarea unui clic pe butonul din stânga al mouse-ului, acţionând butonul de comandă OK în cadrul unei casete de dialog, ceea ce semnifică validarea setărilor realizate de utilizator în caseta respectivă.

� tasta Backspace ( ) şterge un caracter aflat la stânga cursorului. � tasta Delete şterge caracterul aflat la dreapta cursorului.


� tasta Escape (Esc) permite ieşirea dintr-o stare de eroare sau revenirea la o acţiune anterioară. � tastele Shift ( ), aflate la stânga şi la dreapta blocului alfanumeric, au o dublă funcţionalitate: pe de o

parte, ele permit scrierea cu majuscule, caz în care sunt utilizate în combinaţie cu oricare tastă a blocului alfabetic, iar a doua funcţionalitate se referă la editarea caracterelor plasate în partea superioară a tastelor bifuncţionale (este vorba despre caracterele numerice, de punctuaţie sau caracterele speciale).

� tasta Caps Lock acţionează numai asupra literelor tastaturii şi permite scrierea cu majuscule. La majoritatea tastaturilor, prin acţionarea tastei se aprinde un led care semnalizează luminos funcţionarea acesteia. La unele tastaturi, Caps Lock este un buton basculă (on/off) dezactivându-se prin reapăsarea tastei, însă există şi tastaturi la care pentru a dezactiva tasta “Caps Lock” este necesară apăsarea tastei Shift.

� tasta TAB ( ) determină deplasarea pe orizontală a cursorului cu “n” spaţii, deoarece, în funcţie de programul care rulează, tabulatorii se pot regla şi parametra la anumite adrese fixe; în mediul Windows, tasta TAB permite deplasarea de la o opţiune la alta în cadrul unei casete de dialog.

� tastele Control (Ctrl) se utilizează în combinaţie cu alte taste pentru a defini şi executa diferite comenzi de control asupra programului aflat în execuţie; de exemplu, în combinaţie cu alte litere, tasta Ctrl permite executarea unor acţiuni uzuale de manipulare a fişierelor şi a caracterelor. Exemple: CTRL + S (Save) salvarea fişierului curent CTRL + O (Open) deschiderea unui fişier CTRL + P (Print) tipărirea la imprimantă a unui fişier CTRL + C (Copy) copiază informaţia selectată în memoria Clipboard CTRL + X (Cut) şterge informaţia selectată şi o plasează în memorie

CTRL + V (Paste) ˝lipirea˝ din memoria temporară Clipboard a unei informaţii pentru care s-a executat anterior una dintre comenzile Cut sau Copy. În cadrul procesorului de texte Word, tasta CTRL poate fi utilizată în combinaţie cu alte taste şi pentru realizarea unei asignări cu un anumit simbol pe care utilizatorul îl foloseşte frecvent în cadrul documentului cu care lucrează (de exemplu, pentru editarea simbolului plic � se poate crea o asignare folosind o combinaţie de taste).

O altă funcţie importantă a tastei Ctrl se referă la faptul că, indiferent de aplicaţia care rulează la un moment dat, utilizatorul poate acţiona combinaţia de taste CTRL+ESC pentru derularea pe ecran a opţiunilor conţinute de meniului Start sau Ctrl+Alt+Delete care permite resetarea sistemului.

� tastele Alternate (Alt) se utilizează, în general, la apelarea meniurilor utilizator, folosindu-se în combinaţie cu litera subliniată a meniului respectiv (exemplu, Alt+F permite apelarea meniului File, Alt+E meniul Edit, Alt+V meniul View, s.a.m.d).

O altă funcţie a tastelor se referă la editarea caracterelor ASCII, situaţie în care tasta Alt este folosită în combinaţie cu orice număr de la 1 la 256 (numărul respectiv va fi tastat utilizând cifrele blocului numeric). Exemplu, Alt + 65 permite editarea literei ˝A˝. În situaţia în care utilizatorul lucrează simultan cu mai multe ferestre (aplicaţii) deschise în cascadă, acţionarea simultană a tastelor Alt şi Tab are ca efect deplasarea succesivă de la o fereastră la alta (de la o aplicaţie la alta). Ca o variantă a tastelor Alternate, există tastaturi care posedă butonul Alt Gr ce este utilizat pentru editarea celui de-al treilea caracter al tastelor cu funcţie triplă. � tasta Blank sau Spacebar marchează caracterul “spaţiu”. d) Tastele speciale permit executarea unor acţiuni cum ar fi : � tasta Print Screen – copiază în memoria Clipboard întregul conţinut al ecranului; acţionarea

simultană a tastelor Alt (Shift) şi Print Screen are ca efect copierea în memorie numai a ferestrei active în momentul respectiv;

� tasta Scroll Lock – permite oprirea defilării ecranului;


� tasta Pause / Break – întrerupe temporar programul aflat în curs de execuţie, iar revenirea la program se poate realiza prin acţionarea oricărei taste.

2) Blocul tastelor funcţionale Tastele funcţionale, identificate de la F1 la F12, sunt situate în partea superioară a tastaturii (fond închis) şi permit executarea unor funcţii predefinite care diferă de la o aplicaţie la alta. Aceste taste au rolul de a executa anumite funcţii uzuale ale programului ce rulează la un moment dat. Exemple: F1 apelează programul de asistenţă Help, indiferent de aplicaţia care rulează în acel moment; în procesorul de tabele Excel, F2 permite operarea de modificări direct în celula de calcul; în procesorul de texte Word, F9 permite actualizarea rezultatelor dintr-un tabel în urma unor modificări operate asupra datelor conţinute de acesta etc.

Blocul tastelor funcţionale

3) Tastele de deplasare şi poziţionare a cursorului sunt : a) săgeţile de deplasare � � � (fond deschis) permit deplasarea cursorului cu un caracter la stânga sau la dreapta, un rând mai sus sau mai jos. b) tastele de poziţionare (fond închis) au următoarea semnificaţie :

- PgUp şi PgDn deplasează cursorul un ecran mai sus şi respectiv mai jos faţă de poziţia curentă a cursorului;

- Home şi End poziţionează cursorul la începutul şi respectiv la sfârşitul aplicaţiei;

- Insert creează efectul de suprascriere (Overight) prin înlocuire cu valoarea tastată.

Blocul tastelor de deplasare şi poziţionare a cursorului

4) Mini-tastatura numerică este situată în partea dreaptă a tastaturii şi conţine, pe de o parte, tastele numerice (fond deschis) şi, pe de altă parte, tastele celor patru operaţii aritmetice (fond închis). Tastele numerice au dublă funcţie : pentru realizarea de calcule matematice elementare, utilizând operatorii aritmetici (+, – , * , / ) şi pentru deplasarea cursorului (săgeţile direcţionale, PgUp, PgDn, Home, End).


Blocul minitastaturii numerice

Comutarea între cele două moduri de funcţionare a mini-tastaturii numerice se realizează prin acţionarea butonul Num Lock, a cărei funcţionare este semnalizată luminos printr-un led plasat în partea superioară a tastaturii.

22..11..22 PPeerriiffeerriiccee iinnddiiccaattooaarree

În microinformatica modernă care utilizează interfaţă grafică, aproape fiecare comandă dată calculatorului personal se realizează cu ajutorul perifericelor indicatoare. Prin intermediul acestora, pot fi selectate informaţiile, pot fi mutate şi redimensionate obiectele grafice, pot fi selectate şi validate mai uşor opţiunile meniurilor, comenzile shortcut, butoanele de comandă, pot fi parcurse documentele WEB ce conţin hyperlink-uri, etc. În prezent, operarea pe calculatorul personal se reduce în cea mai mare parte la utilizarea perifericelor indicatoare. Chiar dacă perifericele indicatoare posedă aceleaşi funcţionalităţi (indicare – selectare – execuţie), se pot deosebi mai multe tipuri de astfel de periferice: a) mouse-ul clasic b) trackball-ul; c) trackpad-ul; d) trackpoint-ul; e) mouse-ul 3D; f) mouse-ul optic. Fiecare dintre aceste periferice funcţionează de o manieră specifică, dar toate partajează câteva puncte comune esenţiale. Cu titlu de exemplu, toate perifericele indicatoare creează o modificare a impulsurilor electrice pentru a indica sistemului că a avut loc o schimbare de stare. De asemenea, toate perifericele indicatoare pot interpreta poziţia cursorului pe ecran, datorită coordonatelor relative.

a) Mouse-ul clasic este fără îndoială cel mai cunoscut şi, în consecinţă, cel mai răspândit periferic indicator al calculatoarelor personale. Mouse-ul a fost inventat în anul 1964 la Institutul de Cercetări din Standford şi a fost botezat “indicator de poziţie X-Y”. 10 ani mai târziu, compania Rank Xerox l-a perfecţionat şi l-a implementat în configuraţiile informatice ale sistemelor Alto. Din 1984, mouse-ul a cucerit piaţa perifericelor indicatoare, prin includerea sa în configuraţiile standard ale calculatoarelor personale (iniţial au fost introduse de Apple – MacIntosh). Din punct de vedere fizic, un mouse clasic este alcătuit dintr-o carcasă de plastic, prevăzută cu două sau trei butoane, o bilă cauciucată ce transmite sistemului mişcările efectuate, un cablu de conectare la sistem şi un conector de interfaţă. Principiul de funcţionare a mouse-ului are la bază o tehnologie mecano-optică, prin care mişcările bilei sunt transformate în semnale electrice. Bila senzitivă este în contact cu două role situate pe axe perpendiculare, una pentru interpretarea mişcării pe axa X (plan orizontal: stânga - dreapta) şi una pentru interpretarea mişcării în plan vertical (axa Y). Rolele sunt conectate mecanic la nişte mici discuri prevăzute cu obturatoare de lumină, ce permit sau nu (în mod alternativ) trecerea luminii infraroşii generate de o sursă optică. Mişcarea discurilor este detectată de mici senzori optici care urmăresc modul în care lumina infraroşie clipeşte pe măsură ce discurile obturatoare eşantionează razele de lumină.


Aceste clipiri succesive sunt ulterior interpretate ca mişcări de-a lungul axelor. Semnalele analogice detectate cu ocazia mişcării mouse-ului sunt convertite în semnale digitale, iar apoi un controller plasat în interior va transmite semnalele digitale unităţii centrale, semnalându-i practic acesteia cum să actualizeze imaginea pe ecran pentru a reflecta mişcarea mouse-ului. Anumite modele de mouse au înlocuit angrenajul mecanic (bila, rolele şi discurile) prin intermediul unor captatori care detectează mişcarea după modificările de stare aduse de o rază laser ce este reflectată de un pad (suport de mouse) special. Mouse-ul oferă cel mai bun echilibru în termeni de control şi de precizie datorită, în principal, largului său câmp de acţiune (pad-ul de mouse).

O variantă îmbunătăţită a mouse-ului clasic este InteliMouse sau ScrollMouse. Acest model, completează mouse-ul tradiţional prin existenţa unei rotiţe plasate între cele două butoane de “clic”. Această rotiţă permite (fără ca mouse-ul să se deplaseze fizic) defilarea paginilor WEB, parcurgerea documentelor fără a se face apel la barele de defilare proprii aplicaţiilor.

De asemenea, dacă rotiţa de „scroll” este menţinută apăsată, defilarea ecranului se va face în mod sincronizat, la mişcarea mouse-ului în sus sau în jos. Mouse-ul este conectat, de regulă, la portul serial PS/2 al calculatorului. Pentru a putea fi utilizat, un mouse presupune existenţa unui program specializat numit “driver de mouse” care realizează interfaţa software dintre acest periferic şi unitatea centrală.

b) TrackBall-ul este de fapt un mouse aşezat invers, cu bila senzitivă în exterior. Pentru deplasarea cursorului este suficientă mişcarea cu degetul a bilei (cauciucate sau de plastic). Avantajul principal al unui astfel de periferic indicator este acela că nu trebuie mişcat pe loc pentru a-şi îndeplini misiunea. Calculatoarele portabile de tip laptop sau notebook sunt prevăzute cu astfel de dispozitive indicatoare. De asemenea, unele tastaturi ergonomice au în componenţă un trackball. c) TrackPad-ul este un periferic indicator întâlnit, atât în configuraţiile calculatoarelor portabile, cât şi în configuraţiile calculatoarelor staţionare. Avantajele unui astfel de periferic derivă atât din costul şi volumul său scăzut, cât şi din faptul că este lipsit de părţi mobile. Principiul de funcţionare a trackpad-ului constă în percepţia senzorială a întreruperilor în conductivitatea unei suprafeţe rectangulare (corpul dispozitivului) plasate pe tastatură. Atunci când suprafaţa este atinsă de un deget, captatorii detectează poziţia indicatorului prin schimbarea conductivităţii suprafeţei, schimbare interpretată ca o mişcare relativă.

d) TrackPoint-ul este un periferic indicator (asemănător cu un joystick) ce echipează configuraţiile calculatoarelor portabile (în special notebook-urile IBM). TrackPoint-ul este un mic căpăcel de cauciuc siliconic plasat pe tastatură, între tastele G, H şi B. Sub tasta de spaţiu (blank) există cele două butoane de clic-mouse. Un astfel de periferic elimină deplasarea mâinii de pe tastatură pentru acţionarea unui dispozitiv indicator clasic. Căpăcelul de cauciuc conţine traductori de presiune ce măsoară forţa de apăsare şi direcţia, determinând astfel mişcarea cursorului pe ecran. O configuraţie ce este prevăzută cu un trackpoint poate funcţiona şi împreună (dar nu concomitent) cu un mouse clasic.


e) Mouse-ul 3D (sau GiroMouse-ul) este întâlnit în configuraţiile informatice ce utilizează programe ale realităţii virtuale sau jocuri 3D. Mouse-ul 3D utilizează un giroscop pentru a urmări şi interpreta mişcările perifericului în aer. Un astfel de dispozitiv detectează presiuni exercitate din şase direcţii: stânga, dreapta, înainte, înapoi, sus, jos.

f) Mouse-ul optic este un periferic asemănător mouse-ului clasic, deosebirea constând din faptul că nu are nici o parte mobilă. Acest tip de mouse înregistrează prin intermediul unei componentei electronice poziţia sa în raport cu o suprafaţă, detectând reflexiile infraroşii provenite de la o diodă electro-luminiscentă care luminează în jos. Mouse-ul optic, neavând o bilă senzitivă în contact cu suprafeţele pe care acesta glisează nu are posibilitatea să se murdărească şi deci capabilităţile sale de periferic indicator nu vor fi afectate de praf. Majoritatea mouse-urilor optice se conectează la porturile USB. În ultimul rând, ar fi de semnalat anumite astfel de periferice indicatoare, care în locul rotiţei clasice de „scroll” posedă o bilă ce permite şi deplasarea pe orizontală a barelor de defilare, comutarea între ferestre, etc. Acest tip de mouse poate funcţiona şi ca trake-ball.

22..11..33 SSccaanneerruull

Scanerul este un periferic de intrare capabil să transforme informaţia analogică într-un format digital (binar). Un scaner este un dispozitiv ce permite, fie parcurgerea unui document analogic (grafică sau text, film de 35mm) cu ajutorul unui mecanism optic luminos, fie prelucrarea sa prin recunoaşterea caracterelor, pentru ca apoi rezultatele să fie înregistrate într-un format digital.

Imaginea scanată de dispozitiv, este descompusă în puncte (între 300 şi 1200 de puncte per inch) - elemente care definesc performanţele perifericului în termeni de rezoluţie. Descompunerea documentului analogic în format digital se face cu ajutorul unor senzori ce sunt compuşi din semiconductori sensibili la lumină. Există şi scanere capabile să citească şi să recunoascã textul. Aceste dispozitive folosesc procedeul OCR (Optical Character Recognition) prin care segmentează imaginea sursă în text şi grafică, iar apoi izolează fiecare literă, convertind-o într-un caracter.

Recunoaşterea caracterului şi, implicit a textului, se face, fie prin compararea acestuia cu un set de caracteristici, fie prin asemănare, fie prin compararea rezultatului scanării cu un dicţionar. Scanerele color mai vechi citeau documentul de trei ori, fiind necesară câte o trecere pentru fiecare dintre cele trei culori de bază (roşu, verde, albastru), utilizând câte 8 biţi/culoare (deci total: 24).


Scanerele noi stochează fiecare punct de culoare pe 30-36 de biţi, acestea fiind operaţionale la o singură trecere a suprafeţei de scanat prin faţa senzorilor. Scanerele pot fi de mai multe tipuri constructive, fiecare având propriile caracteristici în ceea ce priveşte rezoluţia, formatul de scanat, mecanismul de antrenare a suprafeţei de scanat, memoria, etc. Cele mai cunoscute tipuri de scanere sunt: a) scanerele de mână sunt dispozitive de digitizat care glisează manual cu ajutorul unui rulou

deasupra suprafeţei de scanat. Rezoluţia unor astfel de echipamente este mică, de până la 300 dpi, iar consumul de memorie este mare: cel puţin 1MB/pagină;

b) scanerele cu “tractor” sau cu “rulou” sunt periferice care antrenează printr-un mecanism suprafaţa de scanat prin faţa senzorilor sensibili la lumină. Rezoluţia optică este între 300 şi 400 dpi;

c) scanerele orizontale (flatbed) sunt cele mai performante periferice de digitizat. Scanerele orizontale sau plate funcţionează după principiul copiatorului: se amplasează documentul sursă pe o suprafaţă de sticlă, iar un sistem optic citeşte documentul linie cu linie, cu ajutorul unui dispozitiv compus din 3.000 de captatori de lumină. Rezoluţia optică a unor astfel de scanere, pentru un format A4 este de 600 x 1200 dpi.

Scanerele se conectează, fie direct la portul paralel al calculatorului (existând posibilitatea de conectare şi a unei imprimante în cascadă), fie la portul universal USB. Aceste dispozitive funcţionează hardware numai pe baza unor drivere şi programe adecvate (PhotoImpact SE, iPhotoExpress, MGI PhotoSuite, Adobe PhotoDeluxe, OCR Xerox TextBridge, Recognita OCR, TWAIN driver, etc.).

22..11..44 MMoonniittoorruull

Monitorul este principalul dispozitiv periferic de ieşire, ce permite afişarea de o manieră temporară a informaţiilor aflate în calculator (date introduse de la tastatură; rezultatele prelucrărilor, etc.). Monitorul este alcătuit, atât din punct de vedere material, cât şi funcţional, din două elemente principale: dispozitivul de afişare şi placa video (placa grafică). Dispozitivul de afişare reprezintă ecranul propriu-zis prin intermediul căruia se afişează datele, iar placa grafică are rolul formării şi memorării imaginii ce urmează a fi afişate.

22..11..44..11 DDiissppoozziittiivvuull ddee aaffiişşaarree Potrivit tehnologiilor de redare a imaginii, dispozitivele de afişare pot fi cu tuburi catodice (CRT – Cathode Ray Tube) sau cu cristale lichide (LCD – Liquid Crystal Display),

2.1.4.1.1 Tehnologia monitoarelor cu tuburi catodice (CRT)

Un monitor este compus dintr-un tub catodic cinescop sub vid, ce este închis într-o carcasă de plastic. Tubul catodic este legat printr-un cilindru îngust de componentele electronice ale monitorului. Tubul conţine un anod, un catod şi trei tunuri de electroni ce corespund celor trei culori de bază (roşu, verde, albastru) ce formează spectrul imaginii color.

Tunurile trimit raze de electroni către partea anterioară a monitorului (către ecran), desenând astfel imaginea pe ecran de mai multe ori pe secundă. Faţa internă a tubului sub vid este acoperită de un strat fosforescent. În momentul în care este expusă la o sarcină electrică specifică, materia fosforescentă reacţionează, formând o lumină roşie, verde sau albastră (se utilizează elemente fosforice, cunoscându-se capacitatea acestora de a produce lumină roşie, verse sau albastră atunci când se exercită o sarcină electrică). Punctele iluminate sunt grupate în triade RGB (Red, Green, Blue) formează pixelii. Aceştia, aşezaţi unii lână alţii creează impresia unei imagini. Tunurile de electroni iluminează trei entităţi fosforice vecine, pe intensităţi diferite de roşu, verde, albastru, pentru a crea iluzia unei culori alese dintr-o paletă de 16,7 milioane culori. Amestecul culorilor de bază, în proporţii variabile, creează ochiului uman senzaţia nuanţei de culoare. Definirea punctelor adresabile de pe ecran se realizează, fie cu ajutorul unei grile metalice (aperture grill), fie cu ajutorul unei măşti (shadow mask). Masca unui tub catodic este formată dintr-o folie subţire


de oţel, ce este perforată şi care concentrează electronii în puncte precise pe ecran. Grila unui tub catodic este formată din fire subţiri de oţel, dispuse vertical, ce ghidează electronii către punctele de pe ecran. Culorile se formează prin variaţia intensităţii celor trei raze de electroni, utilizate pentru a forma “sub-pixeli” (diviziuni de pixeli) roşii, verzi şi albaştrii. De exemplu, dacă un sub-pixel (un element din triada de elemente fosforice) roşu este aprins, iar ceilalţi doi sunt stinşi, atunci se va forma un pixel total roşu. Astfel, prin variaţia de sarcină a fiecărei raze de electroni, este posibilă obţinerea unei culori din cele 16,7 milioane de culori disponibile. Triada de elemente fosforice aprinsă de raza de electroni, formează un pixel, adică cea mai mică unitate de afişare. Elementele fosforice ale ecranului strălucesc (se aprind) pentru o perioadă foarte mică de timp. Odată ce fascicolul de electroni părăseşte un pixel, pentru a trece la următorul, acesta din urmă se stinge instantaneu. De aceea, pentru a forma o imagine, fascicolul de electroni trebuie să activeze de cel puţin 70 de ori pe secundă fiecare pixel de pe ecran. Această procedură este cunoscută sub numele de reîmprospătarea ecranului, iar numărul de ori în care fiecare pixel este activat pe secundă, poartă numele de rata de reîmprospătare a ecranului sau frecvenţa baleiajului vertical. Rata de reîmprospătare este exprimată în hertzi: exemplu, un ecran cu o rată de 70Hz este reîmprospătat de 70 de ori pe secundă. Fluxul de electroni baleiază orizontal ecranul de la stânga la dreapta, luminând individual fiecare pixel al liniei parcurse. Viteza de parcurgere a unei linii de pixeli de către raza de electroni, poartă numele de frecvenţă a baleiajului orizontal (se măsoară în KHz). Când raza atinge bordura dreaptă a primei linii, tunul de electroni opreşte fluxul şi trece automat la

primul punct al următoarei linii. Procesul se repetă pentru fiecare linie în parte, până la umplerea unui ecran, după care procesul se

reia de aproximativ 70 de ori pe secundă. În sinteză, imaginea se formează parcurgând următoarele etape: � un fascicol de electroni (trei raze) este emis de la baza tubului catodic; � fascicolul loveşte (bombardează) o triadă de elemente fosforice care se aprind în punctul atins, formând astfel un pixel; � perforaţiile măştii metalice ale tubului catodic focalizează pixelul activat de raza de electroni; � imaginea se formează printr-un baleiaj orizontal (de mai multe ori pe secundă) al fascicolului de electroni asupra ansamblului de pixeli.

Pentru un ecran monocrom, punctele adresabile (pixelii) nu mai sunt compuse din triade fosforice, ci doar dintr-un singur element fosforic. La fiecare trecere a razei de electroni, un pixel poate fi aprins sau stins. Nuanţele de gri sunt obţinute prin modificarea intensităţii razei de electroni, care poate fi mai puternică sau mai slabă.

2.1.4.1.2 Tehnologia monitoarelor cu cristale lichide (LCD)


Ecranele plate sau cu cristale lichide există de aproximativ 15 ani şi echipează configuraţiile calculatoarelor personale portabile (Laptop, Notebook, Thinkpad). În ultimii 5 ani, această tehnologie a pătruns în masă şi pe piaţa calculatoarelor staţionare de birou. Funcţionarea ecranelor cu cristale lichide se bazează pe modificarea transparenţei celulei cu cristale lichide la aplicarea unor sarcini electrice.

Tehnologia ecranelor plate utilizează un sistem de activare a cristalelor lichide închise între două straturi de sticlă. Prin aplicarea acestor sarcini electrice, structura moleculară se schimbă, iar cristalul reflectă lumina ce traversează straturile de sticlă. În esenţă, ecranul plat este o matrice compusă din electrozi, în care fiecare intersecţie a unei linii cu o coloană corespunde unui pixel. Imaginea se formează datorită unui element lichid (cuarţul) sau gazos (neonul, pentru ecranele cu plasmă) care reacţionează la sarcini electrice aplicate. Activarea unui pixel se realizează prin aplicarea unor semnale electrice pe linia şi pe coloana corespunzătoare acestuia. Obţinerea unei imagini este condiţionată de existenţa unei surse de lumină continue şi uniforme în spatele matricei cu cristale lichide. Sursa de lumină provine din una sau din mai multe lămpi fluorescente cu catod rece şi este emisă dintr-o sursă de difuzare către un reflector care asigură difuzarea uniformă a luminii pe întreaga suprafaţă Ecranele LCD sunt confecţionate din mai multe straturi, aşezate într-o anumită ordine: filtru de polarizare, foiţă de sticlă, electrod, layer de aliniere, cristale lichide, layer de aliniere, electrod, foiţă de sticlă şi filtru de polarizare. Ecranele TFT (Thin Film Transistor) reprezintă o categorie distinctă a ecranelor cu cristale lichide care furnizează acestora un plus de performanţă. Ideea de bază (de unde şi numele tehnologiei Thin Film Transistor) a monitoarelor TFT constă în amplasarea pe o peliculă, pentru fiecare pixel în parte, a câte trei (sau patru) tranzistori, ce corespund fiecărei culori de bază: RGB (roşu, verde şi albastru). Astfel, dacă în spatele unui panou format din cristale lichide se amplasează o sursă uniformă de lumină şi nu se aplică nici o sarcină electrică cristalelor lichide, aceasta lasă lumina să treacă şi în consecinţă se formează culoarea albă. Dacă se doreşte obţinerea unei anumite culori, fiecăreia dintre componentele culorilor de bază din spectrul RGB i se aplică o sarcină electrică de o anumită intensitate, astfel încât să se obţină grade diferite de transparenţă a cristalelor faţă de roşu, verde şi albastru. Dacă se aplică intensitate maximă asupra celor trei componente se va obţine culoarea neagră. Problema principală a tehnologiei monitoarelor cu cristale lichide o reprezintă rata lentă de reîmprospătare a pixelilor (fapt ce face ca aceste ecrane să fie inadaptate afişajului video sau animat). Această rată lentă de reîmprospătare a pixelilor induce un timp de răspuns mare, care se adaugă timpilor de latenţă foarte mari aferenţi cristalelor lichide. Acest fapt, conduce către un anumit grad de disconfort vizual la afişarea imaginilor în mişcare. De asemenea, luminozitatea şi contrastul unor astfel de ecrane sunt medii (pentru a citi ecranul, utilizatorul trebuie să se plaseze direct în faţa sa). Tot un aspect negativ, aproape prohibitiv, este preţul unor astfel de ecrane. Astfel, preţul ecranelor plate (15’’) ce echipează configuraţiile calculatoarelor personale (staţionare) este de 2 sau chiar de 3 ori mai mare decât al ecranelor clasice cu tuburi catodice. O ultimă deficienţă a ecranelor LCD este aceea că, în timp, cristalele lichide pot funcţiona defectuos, nereacţionând la impulsurile electrice. Rezultatul este neaprinderea unor puncte pe ecran, fapt vizibil şi stânjenitor pentru utilizator. După nivelul de calitate impus de fiecare producător, există un număr maxim de pixeli morţi considerat acceptabil (între 3 şi 5).


2.1.4.1.3 Parametrii de evaluare a dispozitivelor de afişare

Dispozitivele de afişare ale monitoarelor posedă următoarele caracteristici de bază: a) dimensiunea ecranului şi raportul de aspect; b) rata de reîmprospătare a afişării; c) întreţeserea sau non-întreţeserea imaginii; d) tehnologia măştii monitorului; e) rezoluţia grafică; f) constrastrul şi strălucirea; g) unghiul de vizibilitate h) nivelul de radiaţie electromagnetică; i) consumul de energie j) ergonomia k) controale de reglaj

a) Dimensiunea unui ecran de monitor (ca şi în cazul televizoarelor) reprezintă lungimea

diagonalei sale exprimate în inci (1 inch=2,54). Ecranele monitoarelor CRT au dimensiuni

normalizate de 14", 15”, 17”, 19”, 20”, 21”. Ecranele standard ale calculatoarelor personale

măsoară astăzi 15” (cu o deplasare rapidă a preferinţelor către cele de 17”). La nivelul zonei

vizibile, diferenţa poate fi considerabilă (un monitor de 17’’ oferă o zonă vizibilă cu aproape 40%

mai mare decât cea a unui monitor de 15’’). În cazul monitoarelor CRT se calculează două

diagonale: diagonala tubului catodic şi diagonala vizibilă (zona utilă în care pot fi vizualizate

imagini).

Zona utilizabilă pe ecran este mai restrânsă decât diagonala ecranului măsurată în inci. Astfel, un ecran de 15’’ permite vizualizarea unei zone de la 13,8 la 14’’, iar un monitor de 17’’ defineşte o zonă utilizabilă pe ecran cuprinsă între 15,9 şi 16’’. Cu cât monitorul este mai mare, cu atât pierderea zonei afişabile este mai mică. Această pierdere se datorează marginilor tubului catodic ce sunt încastrate în carcasa monitorului. Diferenţele de dimensiune ale unui tub catodic îşi găsesc corespondenţa în preţul monitoarelor (cu cât diagonala ecranului este mai mare, cu atât dispozitivele de afişaj sunt mai scumpe) şi în domeniul aplicaţiilor informatice utilizate. Ecranele mari permit rezoluţii foarte înalte şi asigură o mai bună afişare a aplicaţiilor. Tabelul următor stabileşte o corespondenţă optimă între diagonala ecranului, rezoluţia sau confortul vizual şi domeniile aplicaţiilor informatice.

CRT’’ Rezoluţia Aplicaţiile informatice

14’’ 640 X 480 Text, fără interfaţă grafică

15’’ 800 X 600 Interfaţă grafică standard, e-mail, procesare de text, navigare WEB, jocuri, grafică simplă

17’’ 1024 X 768 Interfaţă grafică extinsă, multitasking, birotică, navigare WEB, grafică medie, jocuri

19’’ 1152 X 970

1280 X 1024

Interfaţă grafică extinsă, multitasking, navigare intensivă pe WEB, grafică bună, jocuri

21’’ 1280 X 1024

1600 X 1800

Jocuri, grafică profesională, aplicaţii 3D, video şi Web

La monitoarele CRT-TFT, diagonala ecranului este chiar cea a suprafeţei vizibile. Majoritatea ecranelor cu cristale lichide disponibile pe piaţă au diagonala ecranului de 14", 15", 15,1", 15,4", 17". Tabelul următor ilustrează diferenţele între cele două diagonale ale monitoarelor CRT şi LCD1.

1 PC Magazine România, august 2004


Dimensiune tub CRT Vizibilitate tub CRT Vizibilitate diagonală comparabilă LCD

15” 13,8” 17” 15,6” 15” 16” 17”

19” 18” 18” 19”

21” 19,8” 19” 20” 20”

22” 20” 20” 21”

Un parametru complementar lungimii diagonalei monitorului este raportul de aspect. Acest atribut corelează relaţia între lăţimea şi înălţimea suprafeţei afişabile aferente unui monitor. Cele mai uzuale valori ale raportului de aspect sunt: 4:3, 16:9, 16:10 şi 15:9. Utilizarea corectă a unei suprafeţe aferente monitorului se face corelând raportul de aspect cu rezoluţia grafică.

De exemplu, pentru un monitor cu o diagonală de 15”, o imagine nedeformată se obţine la o rezoluţie de 1024x768, corelată cu un raport de aspect de 4:3.

b) Rata de reîmprospătare a afişării (Refresh Rate) este un parametru care defineşte nivelul confortului vizual în funcţie de diferitele frecvenţe cu care monitorul reîmprospătează imaginile într-o secundă. Altfel spus, rata de reîmprospătare este frecvenţa cu care o imagine de pe ecran este redesenată. Pentru monitoarele CRT acest parametru variază între 60 şi 100 de Hz (standardul VESA recomandă o rată de minimum 76 Hz). O valoare mică a acestei rate conduce la afişarea unei imagini care pulsează sau tremură. O valoare mare aferentă acestei rate oferă atât continuitate imaginilor, cât şi claritate, ochiul omenesc putând focaliza mai bine unghiul vizibil al ariei de interes. Rata de împrospătare a afişării sau frecvenţa baleiajului vertical este controlată de un dispozitiv special numit DAC (Digital Analogic Converter), care este un convertizor numeric/analogic ce transformă datele prezente în memoria video într-un semnal analogic care contribuie la afişarea datelor pe ecran. În practică, nu toate monitoarele sunt în măsură de a respecta rata teoretică de împrospătare a afişării. De aceea, sunt de recomandat monitoarele multisink, ce oferă o mare varietate de rezoluţii şi de rate de reîmprospătare. Monitoarele dotate cu o rată fixă nu permit optimizarea performanţelor în ceea ce priveşte reîmprospătarea imaginii. Pentru monitoarele LCD-TFT valoarea ratei de reîmprospătare este mai puţin importantă, deoarece afişarea imaginii se face continuu. Rata de reîmprospătare a monitoarelor LCD nu este semnificativă, deoarece nu se mai foloseşte ca element luminant fosforul. Tranzistorii pot lucra fără încetare şi pot rămâne deschişi sau închişi atâta timp cât este nevoie pentru modificarea imaginii. Deşi efectul vizibil nu este perceptibil, utilizatorii pot modifica rata de refresh, de la o valoare de 60Hz în sus. La monitoarele CRT, pentru a determina frecvenţa cu care se reîmprospătează imaginile pe linie, indiferent de rezoluţia grafică, este necesar a se efectua un mic calcul: se înmulţeşte rata de reîmprospătare dorită (de exemplu 75 Hz) cu numărul de linii ale unei rezoluţii date (de exemplu cu 768, pentru o rezoluţie grafică de 1024 X 768), iar apoi rezultatul se înmulţeşte cu 1,04 (valoare ce corespunde timpului necesar ca tunul de electroni să treacă de la o linie la alta. Rezultatul produsului în exemplul dat, este 59 904 hertzi, adică 59,9 KHz, ceea ce corespunde frecvenţei orizontale necesare pentru a ajunge la o rată de reîmprospătare de 75 Hz.


Pentru monitoarele CRT, la un moment dat există un singur punct care străluceşte foarte intens pe ecran. Acest punct se numeşte pixel activ. Timpul de reaprindere2 pentru acelaşi pixel este de aproximativ 2 milisecunde. Următorul impuls luminos apare după reîmprospătarea ecranului (refresh). Pentru monitoarele LCD – TFT acest parametru se pate traduce prin timpul de răspuns al pixelilor, adică frecvenţa cu care pixelii sunt iluminaţi pe ecran (Dot Clock).

Prin timpul de răspuns se precizează suma timpilor de aprindere şi de stingere a monitorului şi specifică valoarea pragurilor de decizie măsurate la 10% faţă de valorile extreme. Altfel spus, prin acest parametru se determină perioada necesară monitorului ca acesta să treacă de la 10% negru, către 90% alb şi înapoi. Timpul în care este afişat un singur pixel pe ecran se calculează înmulţind numărul de pixeli pe linie cu numărul total de linii, cu rata de reîmprospătare a imaginii şi cu o constantă de 1,25 ce corespunde cursei inverse a explorării. Astfel, dacă o linie de explorare durează aproximativ 50 microsecunde, pixelii se vor aprinde după cel puţin 8 microsecunde, adică după 160 de linii de explorare, ceea ce înseamnă aproximativ o cincime dintr-un cadru. Această rată de reîmprospătare afectează negativ calitatea imaginilor dinamice, observându-se adesea că orice element în mişcare lasă o dâră (de multe ori de o culoare diferită decât a obiectului), în urma sa.

c) Întreţeserea sau non-întreţeserea imaginii pentru monitoarele cu tub catodic reprezintă tehnica diferită de parcurgere a liniilor ce compun un ecran, de către fluxul de electroni. La monitoare, pentru a evita efectul de “scânteiere” a ecranului în timpul afişării imaginilor statice, operaţiunea de baleiere a fluxului de electroni este operaţională linie cu linie, în mod progresiv, până când un ecran este umplut. Această tehnică poartă denumirea de scanare progresivă (progressive scanning) şi este total diferită de tehnica întâlnită la televizoare, care afişează imagini dinamice (în mişcare). Monitoarele construite după această tehnologie, poartă indicativul NI (non-întreţesut / non interlaced). Vechile monitoare, ca şi televizoarele, utilizau procedura numită scanare întreţesută (interlaced scanning), care reîmprospăta o linie din două, la fiecare baleiere a tunului de electroni. Până în 1992, monitoarele calculatoarelor utilizau tehnica interlaced scanning. Scopul constructorilor de monitoare a fost acela de a scădea preţurile, dar şi de a permite rezoluţii din ce în ce mai ridicate. Această tehnică a fost abandonată în domeniul informaticii, datorită calităţii slabe a imaginii afişate. Explicaţia perimării acestei tehnologii a fost aceea că atunci când tunul de electroni se reîmprospăta, pixelii de pe liniile pare şi impare pierdeau progresiv din luminozitate, deci, se producea un supărător efect de “scânteiere”.

d) Tehnologia măştii monitorului Tehnologia măştii monitorului cu tuburi catodice reprezintă în fapt tehnologia grilei metalice din spatele sticlei ecranului. Potrivit formei perforaţiilor dispuse pe grila metalică, se deosebesc două tehnologii: � FST Invar conţine mici perforaţii rotunde în care

cele trei culori primare sunt dispuse în triunghi. Perforaţiile acţionează ca puncte de concentrare pentru pixelii ecranului. Masca ecranului este inoxidabilă şi foarte rezistentă la căldură, deoarece fluxul de electroni încălzeşte masca şi are tendinţa de a-i deforma perforaţiile

2 Cf. revista CHIP, nr. 7/2004


� Trinitron (Sony) decupează perforaţiile măştii pe lung, definind astfel mici dreptunghiuri. Avantajul acestei tehnologii este acela că foloseşte în fapt pixeli dreptunghiulari, ceea ce conferă imaginii un aspect mai luminos, iar culorilor mai multă saturaţie

e) Rezoluţia grafică Rezoluţia se referă la cantitatea şi calitatea detaliilor ce pot fi observate pe ecran. Rezoluţia sau confortul vizual este un atribut ce ţine, atât de tehnologia măştii monitorului, cât şi de tipul plăcii grafice. O primă abordare a rezoluţiei grafice este făcută prin prisma tehnologiei măştii tubului catodic. În principiu, distanţa dintre perforaţiile grilei monitorului măsurată în mm, semnifică distanţa dintre pixelii ce formează imaginea. Cu cât perforaţiile sunt mai apropiate, cu atât imaginea va fi mai clară, deci rezoluţia va fi mai bună.

Pentru măştile cu perforaţii rotunde de tip FST Invar, parametrul de evaluare este pasul punctului (DP – Dot Pitch), adică distanţa între două perforaţii consecutive (rotunde) aflate pe linii succesive. Altfel spus, DP reprezintă distanţa dintre un punct (R, G sau B) şi cel mai apropiat punct de aceeaşi culoare, situat pe o linie anterioară sau următoare. Pentru tehnologia Trinitron, se foloseşte indicatorul SP (Stripe

Pitch), care semnifică distanţa între deschiderile dreptunghiulare ale grilei. Rezoluţia definită prin pasul punctului este în concordanţă şi cu dimensiunea ecranului. Astfel, un ecran de 14’’ va avea rezoluţia de 0,39 mm, un ecran de 15’’ va avea 0,28 mm dp, un ecran de 17’’ va avea 0,26 mm dp, iar un ecran de 19’’ va avea distanţa între pixeli de numai 0,21 mm. Măsurarea acestei valori se poate face prin diverse metode. În general, cu cât această distanţă este mai mică, cu atât claritatea imaginii (deci rezoluţia) creşte. În acelaşi timp însă, odată cu scăderea distanţei dintre pixeli, este nevoie de un tun de electroni care să opereze cu o precizie mai mare. A doua abordare a rezoluţiei este judecată prin prisma capacităţii plăcii grafice de a forma o imagine pe monitor. Rezoluţia grafică corespunde numărului total de pixeli afişaţi pe un ecran. Pixelii sunt puncte RGB care prin iluminare formează imaginea. Rezoluţia este exprimată în valoarea sa maxim posibilă. Formula de calcul a rezoluţiei grafice ia în considerare numărul pixelilor pe orizontală şi pe verticală. De exemplu, o rezoluţie de 1024x768 înseamnă pixeli afişaţi pe 1024 de coloane şi 768 de rânduri. Cu cât rezoluţia creşte, cu atât imaginea devine mai clară, o cantitate mai mare de informaţii devenind vizualizabilă. Odată cu creşterea rezoluţiei, dimensiunile pictogramelor grafice scad şi există o limită maximă de

la care vizualizarea nu mai este foarte clară. Această valoare reprezintă rezoluţia nativă, adică

pragul optim al raportului rezoluţie/vizibilitate pentru text şi grafică, în funcţie de diagonala

monitorului,

Oferim câteva exemple de rezoluţie grafică pentru câteva din plăcile video actuale: Tip placă grafică

Rezoluţie grafică Nr. pixeli Dimensiune ecran

VGA 640 X 480 307 200 14’’ SVGA 800 X 600 480 000 15’’ SVGA 1024 X 768 786 432 17’’ XVGA 1280 X 1024 1 310 720 19’’ AVGA 1600 X 1200 1 920 000 21’’ AVGA 1920 X 1440 2 764 800 21’’ AVGA 2048 X 1536 3 145 728 21’’+


Monitoarele cu cristale lichide posedă o rezoluţie nativă. Astfel, cea mai bună imagine se obţine

atunci când rezoluţia dată de placa grafică coincide cu rezoluţia nativă a monitorului TFT. Dacă

placa grafică conferă o rezoluţie mai mică decât rezoluţia nativă a unui monitor, atunci pierderea de

calitate este majoră datorită fenomenului de interpolare. Invers, dacă rezoluţia plăcii grafice este

mai mare decât rezoluţia nativă a monitorului, atunci afişarea se face cu pierderea unor elemente de

imagine.

f) Contrastul şi strălucirea Contrastul culorilor presupune stabilirea raportului între strălucirea unui pixel alb şi a unui pixel

negru, măsurată la centrul ecranului. La un monitor, nivelul de negru este mai mic sau mai mare în

raport cu restul culorilor. Acest lucru conferă monitoarelor un contrast proporţional de “n” ori mai

strălucitor decât culoarea neagră. La monitoarele clasice de tip CRT contrastul culorilor variază

între limitele 350:1 şi 700:1. Pentru monitoarele cu tehnologie TFT, cu cât cristalele lichide sunt

mai opace (lasă să treacă mai puţină lumină), cu atât negrul este mai bun şi implicit contrastul este

mai mare. La această categorie de monitoare, contrastul variază între 200:1 şi 400:1.

Strălucirea ecranului reprezintă un atribut aferent percepţiei vizuale, conform căruia o anumită

suprafaţă pare a emite mai multă sau mai puţină lumină. Acest parametru de evaluare a

performanţelor monitoarelor mai poartă numele de luminanţă. Strălucirea se măsoară în centrul

ecranului, la o distanţă de 50 cm de ecran, după o durată de cel puţin 30 minute de la pornirea

monitorului. Unitatea de măsură pentru luminanţă este Cd/mp (Candle = candele pe metru pătrat).

Pentru monitoarele cu tub cinescop (CRT) luminanţa depinde atât de intensitatea fascicolelor de

electroni emise la baza tubului catodic, cât şi de gradul de uzură a luminoforilor (triadelor de

elemente fosforice ce formează pixelii). În mod obişnuit, un monitor CRT prezintă 70-150 cd/mp

(unele modele, precum SuperBright Diamondtron ajungând la valori de 300 cd/mp).

Pentru monitoarele de tip LCD luminanţa depinde nemijlocit de gradul de iluminare din spate a

matricei active TFT de către o sursă de lumină continuă. Monitoarele LCD înregistrează o

luminozitate de 250 cd/mp. Acest nivel ridicat al luminanţei permite LCD-urilor utilizarea în medii

extrem de luminate.

Uniformitatea strălucirii este o caracteristică din ce în ce mai greu de realizat, în condiţiile

micşorării grosimii monitorului LCD.

Acest parametru se defineşte ca raport între valoarea cea mai

mică a strălucirii măsurate la 2 cm faţă de colţuri şi strălucirea

măsurată în centrul ecranului. Dispozitivul cu care se

determină în mod profesional contrastul şi strălucirea se

numeşte colorimetru3.

g) Unghiul de vizibilitate

În special, monitoarele cu cristale lichide au ca parametru important, unghiul de vizibilitate. Pe

măsură ce observatorul îşi modifică poziţia privirii faţă de cea perpendiculară pe centrul ecranului,

contrastul imaginii scade.

Astfel, la monitoarele LCD-TFT, se observă o pierdere semnificativă din contrast şi claritate, atunci

când imaginea afişată este vizualizată dintr-un alt unghi.

Se defineşte ca unghi de vizibilitate şi se măsoară în grade, acel unghi în care un observator poate

vizualiza imaginea la un contrast minim.

3 Cf. revistei CHIP nr. 7/2004


Valoarea unghiului de contrast diferă pe

orizontală şi pe verticală.

În general, unghiul standard de

vizibilitate pe orizontală variază între -45

/45º şi 70 / 70º, iar pe verticală între 10 /-

30º şi 50 /-60º Monitoarele TFT de

ultimă generaţie, extind valorile

unghiului de vizibilitate până aproape de

valoarea teoretică de 180º pe orizontală

şi de 90º pe verticală.

Monitoarele cu tub catodic (CRT), mai

ales cele cu tub cinescop bombat oferă unghiuri de vizibilitate ce se apropie de valoarea maximă de

180 º.

h) Nivelul de radiaţie electromagnetică Mecanismul de afişare a imaginii pe un monitor de tip CRT este posibil datorită utilizării câmpurilor magnetice. Aceste câmpuri magnetice reduc intensitatea fluxului de electroni la nivelul la care acesta poate aprinde triadele fosforescente. Vechile monitoare ale calculatoarelor personale, “inundau” utilizatorii cu frecvenţe electromagnetice (EMF - Electro Magnetic Frecwency) care ieşeau din faţadele monitoarelor. Primul standard în materie de protecţie împotriva radiaţiilor electromagnetice, a fost norma MPR-II, adoptată în Suedia. Al doilea standard, numit TCO a eliminat riscul potenţial legat de expunerea la radiaţiile electromagnetice ale monitoarelor. Astăzi, cele mai multe monitoare poartă indicativul LR (Low Radiation), conformându-se la standardul TCO. Monitoarele de tip LCD, datorită tehnologiei utilizate se caracterizează prin absenţa radiaţiei electromagnetice.

i) Consumul de energie Problema reducerii radiaţiilor a fost pusă şi fabricanţilor de monitoare CRT, în sensul că au fost făcute eforturi pentru diminuarea consumului de energie a tuburilor catodice. Specificaţiile plăcilor grafice şi funcţiile de gestiune a alimentării, au permis monitoarelor să se găsească într-una dintre următoarele trei stări: � în activitate; � în repaos temporar (Standby), după 5 minute de inactivitate; � în repaos prelungit, după 15 minute de inactivitate. Foarte mulţi fabricanţi de monitoare au implementat programul Energy Star aferent standardului DPMS (Display Power Management Signaling), ce a fost dezvoltat de VESA (Video Electronic Standard Association). Acest standard propune 4 niveluri: în activitate (On), Standby – la un consum de 30 de waţi, întrerupt – la un consum de 4 waţi şi stins (Off). În activitate, un monitor cu tuburi catodice consumă între 100 şi 200 waţi pe oră. Repaosul temporar al monitorului are ca efect principal întreruperea fluxului de electroni, componentele interne ale monitorului rămânând în activitate şi tunul de electroni încărcat. Astfel, monitorul continuă să consume energie, dar în proporţie mult mai mică şi, ca atare, produce mult mai puţină căldură. Apăsarea oricărei taste face ca monitorul să-şi recapete rapid caracterul operaţional. Repaosul prelungit al monitorului permite realizarea de economii importante de electricitate consumată, deoarece tunul de electroni nu mai este operaţional. La acest nivel, singura energie consumată serveşte la menţinerea în veghe a părţii electronice a monitorului. Toate componentele monitorului se răcesc, ca şi cum acesta nu s-ar afla sub tensiune. Durata de revenire la starea operaţională este mult mai lungă în acest caz, ea fiind între 20 şi 30 de secunde. Puterea consumată de un monitor LCD este aproximativ de trei ori mai mică decât puterea consumată de un monitor cu tuburi catodice.


j) Ergonomia Ergonomia monitoarelor vizează aspecte cum ar fi: � amplasarea pe birou şi manevrabilitatea � volumul pe care-l ocupă (mare la CRT, mic la LCD); � greutatea (mare la CRT, mică la LCD); � comoditatea utilizării (majoritatea monitoarelor LCD pot fi amplasate chiar şi pe perete) ; � conectica (monitoarele moderne, în special cele LCD sunt prevăzute cu interfeţe USB)

k) Controale de reglaj Imaginea dispozitivului de afişaj poate fi reglată în ceea ce priveşte luminozitatea, contrastul, dimensiunea, poziţia, geometria, prin intermediul unor controale analogice sau digitale situate, de regulă, în partea frontală a monitorului. Controalele monitorului sunt grupate în trei clase: � controale de bază; � controale de geometrie; � controale de culoare. Controalele de bază, prezente la toate monitoarele, permit reglarea luminozităţii, a contrastului, precum şi a dimensiunii şi poziţiei imaginii. Controalele de bază se dovedesc a fi insuficiente pentru reglarea problemelor deformării imaginii afişate. Controalele de geometrie permit:

� corectarea problemelor de convergenţă prin modificarea concentrării razei de electroni asupra unor pixeli estompaţi;

� realinierea câmpurilor magnetice pentru a corecta distorsiunile cauzate de interferenţe; � ajustarea colţurilor imaginii prin corectarea curburii bordurilor verticale către centrul sau către

exteriorul ecranului; � ajustarea bordurilor superioare şi inferioare ale imaginii pentru restabilirea paralelismului

bordurilor laterale (corectarea trapezului); � restabilirea imaginii, după ce aceasta a suportat influenţa unui câmp magnetic extern.

Controalele pentru culori (prezente la monitoarele scumpe) permit reglarea temperaturii culorii. Temperatura culorii face referinţă la ieşirea cromatică de bază a monitorului. Definind un nivel precis de sarcină pentru a obţine culoarea albă (care echivalează prin definiţie cu suma tuturor culorilor), există posibilitatea reglării ieşirii generale de culoare a monitorului. Temperatura culorii albe este exprimată în grade Kelvin. O valoare ridicată produce un efect albăstrui, de unde şi apelativul de culoare rece, în timp ce o valoare coborâtă va produce o culoare caldă.

22..11..55 IImmpprriimmaannttaa

Imprimanta este un echipament periferic de ieşire, ce permite editarea pe hârtie a rezultatelor unei prelucrări, într-o formă lizibilă omului. Imprimantele pot fi judecate după caracteristicile lor astfel :


a) Calitatea imprimării sau rezoluţia reprezintă coordonata calitativă cea mai importantă în judecarea performanţelor unei imprimante. Rezoluţia se exprimă prin numărul de puncte tipărite pe un inch (dpi - dots per inch), atât la imprimantele alb/negru, cât şi la cele color. Valori uzuale pentru rezoluţii acceptabile ar fi : 300, 600, 720 dpi, ajungându-se la calităţi profesionale de 1200 dpi.

b) Viteza unei imprimante se măsoară, fie prin numărul de caractere tipărite pe secundă (cps), fie prin numărul de pagini pe minut (ppm). Viteza unei imprimante depinde tehnologia de imprimare, de motorul său, de memoria sa (Input Buffer), de procesorul propriu (care influenţează pozitiv procesul de rasterizare - transformarea unui fişier de pe PC într-un format comprehensibil de către imprimantă) şi de complexitatea paginii de imprimat. Viteza unei imprimante variază între 0,5ppm şi 24 ppm. c) Modalitatea de alimentare cu hârtie determină diferenţierea imprimantelor în funcţie de mecanismul automat, semiautomat sau manual de angrenare a hârtiei şi de succesivitatea realimentării (manual feeder sau auto feeder). d) Zgomotul care se produce în momentul tipăririi, măsurat în decibeli (db), grupează imprimantele în zgomotoase (>40db) şi silenţioase. Nivelul de zgomot depinde de tehnologia de tipărire (prin impact sau nu), de motorul imprimantei şi de mecanismele de antrenare a hârtiei. e) Numărul de fonturi aferente caracterelor pe care o imprimantă le poate tipări influenţează procesul de tipărire, după cum fonturile aplicaţiei informatice de imprimat sunt compatibile sau nu cu fonturile imprimantei. De asemenea, fonturile afişate pe ecran trebuie să corespundă fonturilor imprimantei. f) Limbajul de control al imprimantei este un parametru ce reprezintă setul de comenzi folosit pentru controlul imprimantei de o anumită marcă. Limbajele de descriere a paginii (PDL – Page Description Language) au fost concepute de către constructorii de imprimante, fiecare sperând să creeze un standard de fapt care să devină apoi un standard de drept. Comercializarea în masă a unui tip sau altul de imprimantă a permis constructorului să impună limbajul pe care l-a utilizat pentru controlul imprimantei, ca pe o normă (de exemplu: standardele Epson FX, LQ sau IBM ProPrinter, pentru imprimantele matriciale, standardul caPSL al firmei Cannon - pentru imprimantele cu jet de cerneală şi standardele: PCL – Printer Control Language), GL aferente firmei Hewlett-Packard şi PostScript a firmei Adobe – pentru imprimantele laser). Limbajele de descriere a paginii sunt veritabile limbaje informatice orientate obiect.

Acestea sunt capabile să manipuleze şi să deseneze obiecte grafice vectoriale. Faţă de imaginile de tip bitmap – desenate în nor de puncte, imaginile vectoriale sunt înregistrate sub formă de

vectori numerici,ceea ce permite modificarea dimensiunilor fără nici o diminuare a calităţii. Limbajul de descriere a paginii reprezintă componenta de natură software ce conferă imprimantei o rezoluţie maximală. g) Capacitatea de emulare a imprimantei reprezintă aptitudinea unei imprimante de a recunoaşte limbajul de control şi de descriere a paginii aferente unei alte imprimante.


h) Preţul imprimantelor reprezintă un parametru de piaţă ce variază în funcţie tipul şi de performanţele acestora. Imprimantele matriciale au preţul cuprins între 100 şi 500 de euro, în funcţie de numărul de ace, lăţimea carului, nivelul de zgomot şi viteza de tipărire în cps. Imprimantele cu jet de cerneală au preţurile situate între 60 şi 300 euro în funcţie de rezoluţie şi viteza de tipărire. Imprimantele laser sunt cele mai scumpe: preţurile sunt între 300 şi 8000 de euro, în funcţie de rezoluţie, memorie, viteză, opţiuni de copiator şi scaner. i) Conectivitatea imprimantelor este legată de porturile de comunicaţii pe care acestea le folosesc (de regulă imprimantele folosesc portul paralel LPT1, dar din ce în ce mai multe prezintă conectivitate şi către USB). j) Lăţimea carului diferenţiază imprimantele după numărul de coloane de caractere imprimabile pe hârtie astfel : imprimante pe 80 de coloane şi imprimante pe 132 de coloane. Lăţimea carului poate fi judecată şi în funcţie de formatul hârtiei cu care imprimanta poate lucra (A3, A4, etc). k) Cromatica imprimării disociază imprimantele în alb/negru (monocrome - unde parametrul calitativ este numărul de nuanţe de gri) şi color (policrome - care în funcţie de numărul de culori elementare pe care le combină pot fi tricromate sau cvadricromate). l) Alte caracteristici ale imprimantelor ar fi: imprimarea faţă/verso, gestionarea listingurilor, opţiuni de alimentare multibac, opţiuni de copiator, scanner şi fax, formate particulare (A2, A0). Pentru ca imprimanta să fie recunoscută de sistem, este nevoie de instalarea unui driver de imprimantă care să “ştie” să lucreze cu aceasta. Programul instalat prin driver va suplimenta sistemul BIOS, prin care vor fi recunoscute comenzile sistemului de operare către imprimantă. De performanţele driver-ului vor depinde viteza şi calitatea imprimării. După tehnologiile utilizate în construirea lor, după performanţe, cost, precum şi după modul cum sunt memorate caracterele înainte de a fi imprimate, imprimantele se pot clasifica în mai multe clase: a) imprimante orientate pe caracter; b) imprimante orientate pe rând; c) imprimante orientate pe pagină.

a) Imprimantele orientate pe caracter – permit memorarea şi tipărirea concomitentă a unui caracter. Acestea sunt cele mai lente imprimante. După tehnologia de tipărit, acestea se împart în : ♦ imprimante cu impact; ♦ imprimante cu ace; ♦ imprimante termice; ♦ imprimante cu jet de cerneală.

♦ Imprimantele cu impact (tip maşină de scris, numite şi Daisywheel printer) folosesc caractere metalice ce lovesc hârtia printr-o panglică tuşată Calitatea imprimării este excelentă (fiind numite şi letter-quality), dar viteza este relativ mică, între 15 şi 60 de caractere pe secundă. Aceste periferice de ieşire nu pot tipări grafică, iar în prezent sunt destul de puţin utilizate.

♦ Imprimantele cu ace sau imprimantele matriciale (Dot Matrix Printer) funcţionează pe baza impactului mecanic a acelor asupra unei panglici tuşate numite ribbon. Acele imprimantei (în număr de 9, 18 sau 24), plasate vertical, sunt proiectate pe o bandă tuşată de către electromagneţi. Caracterul ce corespunde unei matrice de puncte, este format prin deplasarea laterală bidirecţională a capului de imprimare.

Apăsarea unui ac pe banda tuşată produce tipărirea unui punct, combinaţia mai multor puncte generând caracterul sau imaginea grafică de tipărit.


Cu cât matricea de caractere conţine mai multe ace, cu atât creşte rezoluţia imprimării. Acest tip de imprimante dispun adesea de două calităţi de imprimare: calitatea “courrier” (NLQ – Near Letter Quality) obţinută prin trecerea de mai multe ori a capului de imprimare pe aceeaşi linie de tipărit (calitate bună, dar viteză lentă) şi calitatea “listing” sau “draft” obţinută printr-o singură trecere. Caracteristicile acestui tip de imprimantă sunt următoarele: � viteza de imprimare este mică şi se măsoară de regulă în cps (caractere tipărite pe secundă); acest

parametru ia valori cuprinse între 100 şi 800 cps; � calitatea imprimării este mediocră: între 200 şi 400 dpi (aceasta se îmbunătăţeşte dacă se diminuează

viteza de imprimare). Calitatea imprimării depinde de numărul de ace ale capului de imprimare: 9, 18 24;

� lăţimea carului permite imprimarea documentelor în format A4 (182 – 257 mm - 80 caractere/rând) şi A3 (148 – 420 mm - 132 caractere/rând);

� zgomotul produs de tehnologia de imprimare prin impact este relativ mare: aproximativ 60 db; � funcţionează bine în orice tip de mediu : căldură/frig, vibraţii, etc. � are avantajul imprimării unui document în mai multe exemplare la o singură trecere (folosind

indigoul sau documente auto-copiante): facturi, chitanţe, ordine de plată, contracte, etc. � această tehnologie permite atingerea unei viteze de tipărire de la 120 la 500 de caractere pe secundă

(aproximativ 100 linii/minut). Calitatea imprimării este relativ mediocră, mergând numai până la 360 dpi.

♦ Imprimante termice sau chimice (Thermal Printer) se bazează pe o tehnologie de ardere sau de presiune asupra unei hârtii tratate chimic. Procedeul de imprimare este asemănător tehnologiei fotografice, în sensul că documentul este expus la lumină, iar apoi este developat prin încălzire. Această tehnologie este relativ marginalizată datorită preţului mare al hârtiei speciale. Imprimantele termice sunt silenţioase, au o rezoluţie bună, dar sunt puţin performante în termeni de viteză (250 caractere pe secundă).

♦ Imprimantele cu jet de cerneală (Ink Jet Printer) sau cu bule de cerneală (Bubble Jet Printer) posedă un dispozitiv ce proiectează cerneala pe hârtie prin intermediul unei duze.

Există mai multe tehnologii de imprimare cu jet de cerneală. O primă tehnologie este asemănătoare aceleia utilizate de imprimantele matriciale, cu deosebirea că acele au fost înlocuite de duze (mici orificii punctiforme) care proiectează cerneala pe hârtie. A doua tehnologie constă în injectarea sub presiune a micilor picături de cerneală.


Plecând de la imaginea în memorie a unui caracter de imprimat, se proiectează prin duze picături microscopice de cerneală, ghidate de sarcini electrice variabile. În acest fel, fiecare caracter este construit în funcţie de numărul de puncte pe care îl ocupă într-o matrice. Cea mai răspândită metodă (Ink Jet) este aceea de a plasa în spatele fiecărei duze, un dispozitiv piezo-electric, care, printr-o tensiune aplicată, provoacă un jet de cerneală. Tehnologia cu bule de cerneală (Bubble Jet) este asemănătoare celei Ink Jet, cu deosebirea că eliberarea cernelii este provocată de încălzirea duzelor ejectoare şi nu prin aplicarea de tensiuni electrice. Cea mai nouă tehnologie de imprimare cu jet de cerneală, constă în plasarea unui bloc de cerneală solidă într-un cartuş de imprimantă. Cerneala este încălzită pentru a fi fluidă, iar apoi aceasta este expulzată pe hârtie, unde se solidifică instantaneu datorită diferenţei mari de temperatură. Prin această tehnologie, se înlătură dezavantajele uscării premature a cartuşului cu cerneală sau a obturării duzelor. Imprimantele construite după această tehnologie sunt de zece ori mai scumpe decât imprimantele clasice cu jet de cerneală. Caracteristicile acestui tip de imprimantă sunt următoarele: � posibilitatea imprimării alb/negru şi color (prin utilizarea unor cartuşe de cerneală color); � viteză de imprimare relativ mică: între 0,5 şi 8 ppm – pentru alb/negru şi între 0,2 şi 6 ppm color; � rezoluţie grafică mare: între 600dpi şi 1200 dpi, atât în regim alb/negru, cât şi color; � nivel de zgomot redus; � memorie proprie (input buffer) mică: între 10 şi 256KB; � preţ pe imprimantă foarte mic / preţ pe rezerva de cerneală foarte mare.

b) Imprimantele orientate pe linie - sunt clasicele imprimante ale minicalculatoarelor şi sistemelor de tip mainframe. Acestea, sunt imprimante de impact ce sunt concepute în aşa fel încât caracterele ce compun o linie pot fi imprimate simultan. Memorarea caracterelor în acest caz se face la nivel de linie. Imprimantele utilizează un dispozitiv purtător de caractere sub formă de bandă sau de bară, asupra căruia acţionează prin impact “ciocănele”, care lovind caracterele metalice ale benzii, formează caracterele de imprimat. O panglică tuşată este interpusă între hârtie şi dispozitivul purtător (banda) de caractere. Imprimanta utilizează hârtie de tip listing, pliată pe pagini şi ghidată prin două benzi laterale ce conţin perforaţii de antrenare. Viteza de imprimare pentru acest tip de imprimantă este foarte mare (între 600 şi 2200 de linii pe minut), rezoluţia este slabă, iar zgomotul nepermis de mare. c) Imprimantele orientate pe pagină - numite de regulă imprimante laser - asociază tehnologia laserului cu tehnologia copiatoarelor. Tehnologia imprimării cu laser presupune existenţa unui tambur cilindric acoperit cu un strat fotoconductor. Laserul (sursa de lumină) inscripţionează pe tambur un rând de puncte dispuse pe o linie, corespunzător mesajului de imprimat. Raza laser baleiază tamburul şi modifică sarcinile electrice. Astfel, fiecare linie a paginii de imprimat este în mod progresiv scrisă pe tambur, creându-se o copie a paginii de tipărit. Particulele de toner (pudră de cerneală) se vor fixa de tambur în amplasamente ce vor desemna mesajul de imprimat. Odată ce mesajul a fost format, acesta este pus în contact cu foaia de hârtie, a cărei suprafaţă a fost încărcată electrostatic. Sarcina electrostatică a tamburului fiind inferioară sarcinii hârtiei va determina automat fixarea cernelii pe hârtie.


Punctele înscrise pe tambur, sunt şterse progresiv prin aplicarea unei sarcini electrostatice identice pe toată suprafaţa sa. Astfel, imprimanta este pregătită pentru a lista o altă foaie.

Imprimantele laser pot fi asimilate unui calculator dedicat funcţiei de imprimare, deoarece ele sunt dotate cu un procesor propriu, o memorie ROM şi RAM, un sistem de operare care interpretează un limbaj ce descrie punct cu punct ansamblul paginii de imprimat. Principalele caracteristici ale imprimantelor laser sunt: � unitatea de imprimare este în general pagina, descrisă prin ansamblul liniilor conţinute de tambur

(de aceea în clasificarea făcută, imprimantele laser apar ca imprimante orientate pe pagină); � limbajul de descriere a paginii este de tip bitmap sau vectorial (limbajele cele mai cunoscute sunt:

PCL (Page Command Language), PostScript 1 sau 2, CAPSL, PPDS, Page GQ); � memoria utilizată pentru imprimare se situează între 4 şi 64 MB; � viteza de imprimare este mare: între 6 şi 24 ppm; � calitatea imprimării este excelentă, situându-se între 600 şi 1200 dpi; � nivelul de zgomot este foarte redus, tinzând chiar către zero decibeli.

CAPITOLUL 3

33 MMeeddiiii ddee ssttooccaarree aa iinnffoorrmmaaţţiiiilloorr

MEDII DE STOCARE A INFORMAŢIILOR


Limitarile tehnologice ale memoriei principale (caracterul volatil si capacitatea de stocare relativ mica) , considerente economice , precum si necesitatea stocarii de copii de siguranta ale datelor vitale , au facut ca majoritatea calculatoarelor sa fie echipate cu sisteme de stocare de masa a informatiilor (mass storage systems), denumite si memorii externe, memorii secundare sau memorii auxialiare . Memoria secundara este o memorie de mare capacitate , cu un cost relative scazut utilizata pentru stocarea permanenta a informatiei, salvarea sau arhivarea informatiei pe termen lung.. Memoria externă foloseşte ca mediu de stocare a informaţiilor suporturile tehnice de date. Prin suport tehnic de date se înţelege orice mediu fizic capabil să înregistreze informaţia sub formă binară, să o conserve (stocheze) şi să o redea la cerere. Suporturile tehnice de date devin operaţionale prin intermediul echipamentelor periferice de memorare externă, cuplate la unitatea centrală. Datorită capacităţii tot mai mari de înmagazinare a datelor, aceste suporturi se mai numesc şi memorii de masă sau medii de stocare a informaţiilor. Mediile de stocare a informaţiilor folosesc pentru înregistrarea informaţiilor principiul electromagnetic sau principiul fotoelectric. În consecinţă, mediile de stocare a informaţiilor se împart în:

� medii de stocare magnetice; � medii de stocare optice.

33..11 MMeeddiiii ddee ssttooccaarree mmaaggnneettiiccee

33..11..11 CCoonncceeppttee ffuunnddaammeennttaallee aallee ddiissccuurriilloorr mmaaggnneettiiccee

Discul magnetic propriu-zis este format dintr-un platan de material plastic (discul flexibil) sau dintr-un metal dur, de obicei din aluminiu (discul hard), şi uşor.

Peste acest suport se depune un strat magnetic subţire pe bază de oxizi de fier.

Stocarea datelor pe disc este caracterizată prin două elemente: � o tehnologie de citire/înregistrare; � un mecanism de acces rapid la date.

Tehnologia de citire/înregistrare se sprijină pe un principiu de bază al fizicii: curentul electric care trece printr-un conductor creează în jurul acestuia un câmp magnetic, iar într-un conductor aflat sub influenţa unui câmp magnetic variabil se induce curent electric. Tehnologia de înregistrare, pentru toate tipurile de disc magnetic, constă în înregistrarea magnetică. Unităţile de discuri magnetice dispun de un dispozitiv numit capete de citire/înregistrare. Aceste capete sunt, în esenţă, nişte electromagneţi care magnetizează stratul magnetic de pe suprafaţa discului. Când un curent electric, pozitiv sau negativ, străbate bobina aflată în componenţa capului de citire/înregistrare, particulele magnetice aflate dedesubt, pe suprafaţa discului, se aliniază în sensul curentului electric, creându-se astfel două stări, corespunzătoare lui zero şi unu. Când se doreşte citirea informaţiei stocate pe disc, procesul se inversează, în capul de citire inducându-se curent electric la trecerea peste zonele polarizate magnetic de pe suprafaţa discului. Suprafaţa de înregistrare este tratată ca o arie de puncte, iar fiecare punct este considerat un bit care poate fi configurat la echivalentul magnetic al valorilor zero (0) şi unu (1). Deoarece poziţiile acestor puncte nu sunt determinate cu exactitate, tehnologia de înregistrare implică existenţa unor marcaje de ghidare care ajută dispozitivul de citire/înregistrare să se plaseze exact pe poziţiile înregistrărilor. Necesitatea acestor marcaje de ghidare constituie unul dintre motivele pentru care discurile magnetice trebuie formulate înainte de a fi folosite. Discurile mai noi dispun de piste servo-optice care ghidează mecanismul unităţii de disc să realizeze poziţionări de precizie. Accesul rapid la datele stocate pe disc este posibil datorită a doi factori:

a) mişcarea de rotaţie a discului; discul se roteşte rapid în jurul unei axe, astfel că orice punct de pe circumferinţa lui trece printr-o poziţie dată într-un timp foarte scurt.

b) mişcarea capetelor magnetice dinspre exteriorul spre interiorul discului şi invers.

Medii de stocare a informaţiilor 139

Din combinarea celor doi factori, accesul la orice porţiune de disc se face foarte rapid. Din acest motiv, discurile sunt numite medii de stocare cu acces aleatoriu sau medii adresabile: se poate ajunge direct la orice parte a datelor înregistrate, fără a parcurge informaţiile precedente. Suprafaţa de înregistrare a unui disc magnetic este împărţită în cercuri concentrice numite piste. Numărul pistelor de pe o faţă de disc depinde de tipul discului. Indiferent de numărul lor, pistele sunt numerotate din exteriorul discului spre interior, începând cu zero. În realitate, pistele nu ocupă toată suprafaţa de înregistrare; de aceea se vorbeşte despre numărul de piste pe inch (tpi – tracks per inch) sau densitate longitudinală şi de densitate liniară sau numărul de biţi pe inch (bpi). O pistă de disc este o suprafaţă prea mare pentru a fi gestionată ca o singură unitate de memorie. Din acest motiv, pistele sunt împărţite în sectoare. Numărul sectoarelor existenţe pe o pistă depinde de tipul şi formatul discului şi sunt numerotate începând cu unu. (Sectorul zero de pe fiecare pistă este utilizat pentru identificare şi nu pentru stocare de date). Indiferent de numărul sectoarelor existente pe o pistă ele au o lungime fixă şi sunt compuse dintr-o zonă de date, precedată de un „prefix” sau un „preambul” care are rolul de a spune capului de citire unde încep datele utile şi urmată de o zonă de „sufix” care are rolul de a asigura integritatea datelor printr-un cod de corecţie a erorilor (ECC), numit cod Reed-Solomon. Între două sectoare consecutive există un spaţiu inter-sector, numit gap, care are rol de definitivare. Capacitatea unui sector variază între 128 octeţi şi 1024 octeţi. Toate calculatoarele personale lucrează cu sectoare de 512 octeţi capacitate. Sectorul reprezintă unitatea fundamentală a lucrului cu discul şi toate operaţiile de intrare-ieşire pe care le poate îndeplini calculatorul sunt măsurate în număr de sectoare complete şi în subdiviziuni ale acestora. O altă dimensiune a discului este numărul de feţe. Ca orice suprafaţă plană, discul nu are decât două feţe identificate prin numerele zero şi unu. Pistele care se află aceiaşi distanţă faţă de centrul discului, de pe ambele feţe, formează un cilindru sau altfel spus, cilindrul reprezintă totalitatea pistelor aflate sub capetele de citire/înregistrare dintr-o unitate de disc, la un moment dat. În cazul discului flexibil, un cilindru nu are decât două feţe, dar în cazul hard-discului care conţine mai multe discuri aşezate unul peste altul într-un pachet de discuri, un cilindru poate avea mai multe piste. Capacitatea de stocare a unui disc se obţine înmulţind numărul de cilindri cu numărul de piste pe cilindru, cu numărul de sectoare pe pistă şi cu capacitatea unui sector.

33..11..22 FFoorrmmaattaarreeaa ddiissccuurriilloorr mmaaggnneettiiccee

Pentru a deveni utilizabil un disc trebuie să fie formatat. Formatarea discului este de două feluri: � formatare fizică sau de nivel inferior; � formatare logică sau de nivel superior.

În timpul formatării fizice, pistele discului sunt împărţite în sectoare. Pentru fiecare sector se înscriu: zona de date a utilizatorului precedată de un prefix în care se înscriu informaţiile care servesc la identificarea sectorului (începutul sectorului şi numărul acestuia) şi urmată de un o zonă de sufix care conţine o sumă de control (checksum), care la citirea informaţiilor ajută la verificarea integrităţii acestora. Între sectoarele de pe fiecare pistă există intervale ca şi între piste care nu pot fi folosite pentru scrierea informaţiilor. Prefixul, sufixul şi intervalele sunt răspunzătoare de spaţiul care se pierde prin formatarea discului. Spaţiul care poate fi folosit pe fiecare pistă cam cu 16% mai mic decât cel existent pe o pistă neformatată. Informaţiile de adresă de sector constau din câmpuri care conţin numărul cilindrului, numărul pistei şi numărul sectorului. Formatarea logică reprezintă adaptarea discului la cerinţele sistemului de operare. Formatarea logică scris structurile de date care îi permit sistemului de operare să gestioneze spaţiul pe disc, fişierele şi chiar zonele defecte, astfel încât acestea din urmă să nu creeze probleme. În cazul discurilor flexibile, ambele operaţii de formatare, fizică şi logică, sunt executate de comanda FORMAT. Comanda FORMAT împarte discul în două zone:


� o zonă de sistem, foarte mică (ocupă 2% din suprafaţa discului) pe care sistemul de operare o foloseşte pentru a păstra informaţii esenţiale despre disc;

� zonă de date care ocupă cea mai mare parte a discului şi care este folosită pentru stocarea datelor.

Zona de sistem este divizată în 3 părţi: � zona de boot record: iniţializare care conţine programul de încărcare a sistemului de operare

în memoria calculatorului (sectorul l, pista zero). Următoarea componentă a zonei sistem este numită tabela de alocare a fişierelor (File Alocation Table) care ţine evidenţa datelor stocate în zona de date a discului, pentru a şti ce procent din disc a fost ocupat şi ce procent mai este liber încă. Pentru a gestiona spaţiul disponibil pe disc, sistemul de operare îl divizează în unităţi logice numite unităţi de alocare a spaţiului pe disc sau clustere.

Un cluster este cea mai mică porţiune de disc pe care sistemul de operare o poate aloca unui fişier la scriere. Un cluster este alcătuit din unul sau mai multe sectoare. Indiferent de dimensiunea clusterului, sistemul de operare împarte zona de date a discului în clustere, pe care le foloseşte ca unităţi ale spaţiului alocat pentru fişiere. Alocarea spaţiului discului pentru fişiere este controlată de către FAT, care este un simplu tabel cu numere, în care fiecare cluster are rezervată propria sa poziţie numită intrare FAT. Intrările rezervate clusterelor conţin numere care indică faptul că clusterul este folosit deja de un fişier sau este liber, disponibil pentru noi date. Numărul zero din intrarea rezervată unui cluster înseamnă că acel cluster este liber, iar orice alt număr înseamnă că este ocupat. Deoarece un fişier de date poate fi mai mare decât un cluster, numerele din FAT sunt folosite pentru a lega între ele clusterele care conţin datele aceluiaşi dişier. Pentru clusterele care conţin date, intrarea în FAT conţine numărul de identificare al clusterului următor sau un număr special, care marchează sfârşitul lanţului de alocare a spaţiului pentru fişiere. La dischete, MS-DOS foloseşte o intrare FAT pe 12 biţi. Ultima componentă a zonei de sistem a discului este directorul rădăcină (root directory). Acest director este prezent la fiecare disc formatat şi face parte din structura discului. Discurile pot avea şi subdirectoare, dar acestea sunt opţionale şi pot fi create doar atunci când este nevoie de ele, în timp ce directorul rădăcină nu este opţional. Un director ţine evidenţa fişierelor stocate pe disc. Pentru fiecare fişier există o intrare de director care înregistrează numele fişierului, extensia fişierului, dimensiunea lui exprimată în bytes şi data şi ora la care s-a operat ultima schimbare în fişier. Toate aceste componete ale intrării directorului pot fi vizualizate. În afara acestora, mai există încă două informaţii invizibile despre fişier, care se înregistrează în intrarea directorului:

� Numarul clusterului care conţine începutul fişierului; � atributele fişierului.

Directorul rădăcină de pe fiecare disc are o dimensiune fixă pentru fiecare tip de disc are o dimensiune fixă pentru fiecare tip de disc. Această dimensiune determină numărul intrărilor destinate fişierelor de care dispune directorul rădăcină.. Fiecare intrare de director ocupă 32 de octeţi, deci 16 intrări ocupă un sector. O dischetă de 3,5 inch de 1,44 M are 14 sectoare rezervate pentru directorul rădăcină, astfel încât acesta dispune de un spaţiu de 16 x 14 = 224 fişiere. O dischetă de 2,88 M are 15 sectoare rezervate pentru directorul rădăcină, ceea ce asigură un spaţiu 16 x 15 = 240 de intrări. Zona de date a discului este folosită pentru a înregistra datele conţinute în fişierele de pe disc. Spaţiul de date, la fel ca şi cel de sistem, este divizat în unităţi numite clustere. Pentru înregistrarea datelor dintr-un fişier este utilizat unul sau mai multe clustere, iar evidenţa clusterelor şi a ordinii lor este ţinută în tabela FAT. Un fişier poate fi răspândit pe tot discul în clustere care nu sunt alăturate, deoarece sistemul de operare când scrie pe dischetă începe întotdeauna prin folosirea sectoarelor eliberate cel mai recent. Dacă fişierul nu încape în spaţiul liber astfel selectat, sistemul de operare scrie restul fişierului în blocul de sectoare libere imediat următor, dinspre pistele exterioare spre cele interioare. Acest mod de scriere poate duce la fragmentarea discului. Prin repetarea acestei proceduri, la un moment dat, toate fişierele de pe dischetă sunt împărţite în zone amestecate între ele. Acest lucru nu ridică probleme la


scriere. Problema este la citire: fişierul trebuie refăcut din 50 sau 100 zone împrăştiate pe tot discul. Când un disc este foarte fragmentat, viteza lui de lucru scade, deoarece unitatea de disc trebuie să mute constant corpul de citire/scriere din loc în loc. În plus, în cazul unui accident, fişierul astfel fragmentat este diferit de recuperat. De aceea, este bine să se defragmenteze periodic discul, ceea ce duce la creşterea performanţelor sale la citire şi la scriere. În versiunea sistemului de operare MS-DOS 6.0 sau ulterioară, defragmentarea dischetei se realizează cu un program utilitar numit DEFRAG sau cu programele Norton Utilities, care includ un utilitar de defragmentare numit SpeedDisk. Subdirectoarele sunt stocate în zona de date a discului, iar poziţia lor este notată în FAT, exact ca poziţia oricărui alt fişier de pe disc. Totuşi, când este vorba de utilizarea conţinutului unui subdirector, acesta acţionează ca un director rădăcină. El păstrează o înregistrare a fişierelor şi a altor subdirectoare pe care le conţine, iar sistemul de operare lucrează cu subdirectoare în acelaşi mod în care lucrează cu directorul rădăcină. Există două diferenţe majore între subdirectoare şi directoarele rădăcină:

� pe un disc există mai multe subdirectoare, dar un singur director rădăcină; � directorul rădăcină are o dimensiune şi o capacitate fixă, în timp ce subdirectoarele, ca şi fişierele,

pot ajunge la orice mărime acceptată de disc. În cazul hard disk-urilor, atât formatarea logică cât şi formatarea fizică sunt realizate de producătorul discului. Formatarea hard disk-ului presupune, pe lângă formatarea fizică şi logică, o operaţie în plus şi anume, partiţionarea discului. Partiţionarea este necesară deoarece hard disk-ul a fost proiectat pentru a putea fi folosit cu mai multe sisteme de operare. Partiţionarea permite ca mai multe sisteme de operare, de tipuri diferite, să utilizeze un singur hard disk, sau ca un singur sistem de operare să folosească discul împărţindu-l în mai multe volume de disc sau mai multe unităţi logice de disc, numite partiţii. În cadrul graniţelor acestor partiţii, discul poate fi formatat şi structurat logic, astfel încât să corespundă cerinţelor unui anumit sistem de operare. Împreună, toate partiţiile de pe disc pot ocupa întregul disc sau pot lăsa părţi din el libere. Nu este obligatoriu ca un disc să conţină mai multe partiţii; de fapt, majoritatea discurilor nu au decât o singură partiţie, cea de tip MS-DOS. O partiţie de disc este o parte de disc, căreia sistemul de operare îi atribuie o adresă logică notată cu o majusculă: C; D; E; F; etc. Softul de patiţionare înscrie pe primul sector al hard disk-ului, numit sector de boot, un program general de iniţializare şi un tabel de partiţionare care conţine: dimensiunea discului, numărul de partiţii, dimensiunea şi poziţia fiecărei partiţii. Pe orice disc partiţionat, nu există decât o singură partiţie activă la un moment dat. Fiecare partiţie are propriul său program de iniţializare, care este adecvat cerinţelor sistemului de operare pentru care este creată acea partiţie. Programul general de iniţializare studiază tabelul de partiţionare pentru a vedea care dintre partiţii este cea activă şi lansează apoi programul de iniţializare corespunzător acelei partiţii. În vederea partiţionării hard disk-ului, sistemul de operare dispune de un program numit FDISK. Majoritatea calculatoarelor sunt livrate în prezent cu discul deja partiţionat precum şi cu unele aplicaţii gata instalate. Formatarea logică scrie structurile necesare pentru gestionarea fişierelor şi informaţiilor. Formatarea logică a hard disk-ului se realizează cu comanda FORMAT:C creează pentru fiecare partiţie de disc un sector de boot de volum, câte o tabelă de alocare a fişierelor – FAT şi câte un director rădăcină. O intrare FAT este pe 12 biţi dacă hard disk-ul are o capacitate sub 17 MB sau pe 16 biţi dacă discul este mai mare de 17 MB. Sistemul FAT împarte spaţiul pe disc în grupuri de sectoare numite unităţi de alocare sau clustere.


Fiecare cluster este identificat printr-un număr secvenţial, începând cu numărul 2 (0 şi 1 sunt rezervate pentru sistemul de operare. Indiferent de dimensiunea clusterului, care variază de la un sector pentru un disc de capacitate redusă, până la 64 de sectoare pentru un hard disk de 2 G) fiecare cluster are o intrare asociată în tabelul FAT, care conţine starea acestuia. Dacă o intrare în FAT este 0, aceasta înseamnă că clusterul este liber pentru orice fişier care are nevoie de el, 1 este o valoare rezervată din motive tehnice. Pentru clusterele care conţin date, intrarea în FAT conţine numărul de identificare al clusterului următor sau un număr care marchează sfârşitul lanţului de alocare a spaţiului pentru fişiere. Acest mecanism permite sistemului de operare să ţină evidenţa poziţiei datelor din fişiere de la început la sfârşit. Directorul rădăcină lucrează ca un simplu tabel cu intrări pe 32 de octeţi, care descriu fişierele. Zona de stocare a datelor ocupă cea mai mare parte a hard disk-ului. Fişierele sunt stocate în sectoare complete a câte 512 octeţi, iar sectoarele sunt alocate fişierelor în clustere complete.

33..11..33 HHaarrdd ddiisskk--uull

Denumirea de „Hard disk” înseamnă disc dur, rigid şi este motivată de depunerea stratului magnetic pe un suport rigid. Disk-ul hard este construit dintr-un metal dur şi uşor, de obicei din aluminiu. Hard disk-ul este singura componentă a unui PC care nu este 100% electronică. Din această cauză, ea este şi mai înceată, în comparaţie cu restul componentelor calculatorului personal. Hard disk-urile sunt închise ermetic într-un mediu cu o puritate foarte mare în interiorul unităţii de disc. Din acest motiv, hard disk-urile nu sunt înlocuibile cu alte suporturi magnetice, ceea ce a determinat firma IBM să le numească unităţi de discuri fixe (fixed disk drive). Există o mare varietate de discuri hard care diferă din punct de vedere al vitezei, al numărului de feţe de înregistrare active, al capacităţii de memorare, al dimensiunilor, etc. În fapt, hard disk-ul este format dintr-un număr de disk-uri (platane) confecţionate din aluminiu sau din sticlă cu inserţii de ceramică, suprapuse unul peste altul pe un ax comun, un motor şi un sistem de magneţi şi electromagneţi, toate controlate de un mic procesor. Motorul face să se învârtă axul central, iar aceasta antrenează rotaţia disk-urile, care pot fi astfel înregistrate sau citite de capetele magnetice de înregistrare/citire. De la apariţia sa oficială în 1956 şi până astăzi, dimensiunea unităţii de hard disk a scăzut continuu, în contrast cu capacitatea sa de memorare, care este în creştere de la zi la zi. Dimensiunea disk-ului a scăzut de la 24 inch la 3,5 inch. Pentru calculatoarele mobile standardul care s-a impus este de 2,5 inch, deşi există şi dimensiuni de 1,8 inch. Unităţile hard disk conţine mai multe disk-uri suprapuse, fiecare având 2 feţe pe care se pot înregistra informaţiile. În consecinţă, pentru fiecare disk există două capete de înregistrare/citire: unul pentru a accede la suprafaţa superioară, unul pentru a accede la suprafaţa inferioară. Sistemul de exploatare se referă la un singur periferic, dar în realitate este vorba de mai multe suporturi fizice reunite într-o singură unitate logică.

3.1.3.1 Geometria hard disk-ului Accesul la datele stocate pe un hard disk este influenţat de patru factori: discul, cilindrul, pista, sectorul. Discul este acoperit cu un strat magnetic şi se roteşte în jurul unei axe. Fiecare disc are suprafaţa de înregistrare împărţită în piste cu o lăţime de numai câţiva microni (la tehnologia actuală, sub 5 microni) ceea ce permite o densitate de peste 2000 de piste pe centimetru. Pistele aflate la aceeaşi distanţă faţă de axul disk-ului de pe toate suprafeţele de disc formează un cilindru.


Fiecare pistă este divizată într-un anumit număr de sectoare care variază după cum pista este mai aproape sau mai departe de centru: numărul sectoarelor pe pistă creşte pe măsură ce pista este poziţionată mai aproape de exteriorul disk-ului, în timp ce sectoarele rămân de dimensiuni egale. Această dispunere a sectoarelor oferă avantajul sistematizării accesului şi standardizării interfeţei. Înregistrare zonată este numele tehnicii care constă în a plasa un număr mai mare de sectoare pe pistele exterioare decât pe pistele centrale. La o viteză unghiulară constantă, vitezele lineare sunt mai importante pe pistele exterioare: un număr mai mare de sectoare poate fi citit în acelaşi timp. În consecinţă, programele înscrise pe pistele exterioare au performanţe mai bune. În mod implicit, datele sunt înscrise pe disc începând cu pistele exterioare. Windows 98 permite deplasarea către exteriorul discului a programelor şi a datelor cel mai de utilizate. În plus, este posibilă regruparea datelor relative la acelaşi program pe piste contigue pentru a reduce deplasarea capului de lectură. Deşi viteza unghiulară a sectoarelor de pe pistele cele mai exterioare depinde de mai mulţi factori (geometria discului, densitatea în biţi, viteza unghiulară, etc.), în general, viteza liniară a sectoarelor exterioare este de două ori mai mare decât viteza sectoarelor de pe pistele centrale. Timpul de acces la informaţia stocată pe disc este format din:

� timpul mediu de căutare (Seek Time), cu valori cuprinse între 5 şi 25 ms, necesar capului de citire/înregistrare pentru a identifica sectorul sau sectoarele pe care se află informaţia şi apoi, pentru a se plasa deasupra pistei pe care se află respectivul sector.

� timpul de aşteptare (numit Rotation Latency) timpul necesar până când sectorul căutat se va roti până sub capul de citire. La vitezele actuale de 5400 rotaţii pe minut şi 7200 rotaţii pe minut, transferul unui anumit sector se petrece într-un timp foarte scurt, adevărata întârziere este generată de cei doi factori: Seek Time şi Rotation Latency.

� rata de transfer DTT (Data Transfer Time), viteza cu care se transferă datele între discul hard şi memoria internă. Optimizarea discului este una dintre cele mai simple şi eficiente metode de a creşte performanţele ratei de transfer, pentru că între două piste consecutive timpul de acces poate scădea sub 1ms. La viteze de 90 rotaţii/secundă, pe care discurile le ating, temperatura platanelor creşte, cauzând o dilatare a acestora, ceea ce poate duce la scrierea şi citirea de date eronate, în acest caz fiind nevoie de o recalibrare.

Viteza şi capacitatea unui hard disk sunt influenţate de trei factori: interfaţa folosită (controller-ul), organizarea sectoarelor şi viteza de rotaţie.


Rata de transfer depinde de viteza de rotaţie şi de numărul de sectoare pe pistă. Cum sectoarele au o capacitate de 512 octeţi fiecare, înseamnă că un hard disk cu 200 de sectoare şi cu o viteză de rotaţie de 5400 rotaţii pe minut (90 de rotaţii pe secundă) poate transfera maximum 512 X 200 X 90 = 9.216.000 bytes pe secundă. Rezultă că pentru a mări rata de transfer a unui hard disk există două posibilităţi: mărirea turaţiei discurilor şi creşterea numărului de sectoare pe pistă. Hard disk-urile moderne funcţionează la turaţii cuprinse între 3200 şi 7400 rotaţii pe minut. Deşi o viteză de rotaţie mai mare duce la creşterea ratei de transfer, intervalul cuprins între 5400 şi 7200 de rotaţii pe minut este considerat optim. La scăderea vitezei de rotaţie apar probleme constructive: creşte nivelul de zgomot şi căldura emanată. Este nevoie de motoare şi lagăre mai stabile şi de surse de curent mai puternice. Aceste argumente pledează în defavoarea măririi vitezei de rotaţie a hard disk-ului. Rămâne alternativa creşterii numărului de sectoare pe piste. Din cauza capacităţii invariabile a unui sector (512 octeţi) şi a dimensiunilor fixe, creşterea numărului de sectoare pe pistă presupune mărirea densităţii sectoarelor pe pistă – Areal Density. Areal Density este o valoare indicată în milioane de biţi pe inch pătrat. Hard disk-urile actuale ajung la valori de 900 Mbit. Mărirea densităţii sectoarelor pe pistă are două avantaje: hard disk-ul devine mai rapid şi creşte capacitatea în aceleaşi condiţii mecanice. Dezvoltarea trebuie să se axeze în acest caz pe capetele de citire/înregistrare ale hard disk-ului pentru ca datele să poată fi citite fără eroare de pistele înguste. În mod uzual, capetele de citire/înregistrare sunt formate dintr-o bobină minusculă care scrie şi citeşte datele de pe discurile magnetice. Pentru a scrie informaţie pe disc, bobina primeşte impulsuri de la partea electronică a hard disk-ului, procedeul fiind necesar pentru orientarea specifică a particulelor magnetice aflate pe disc. La citire are loc procesul invers, suprafaţa magnetică a discului inducând o tensiune electrică în bobină, interpretată de partea electronică a unităţii. Datorită densităţii de sectoare prea mari aceste capetele uzuale nu ar putea face faţă procesului de citire/scriere. Noile hard disk-uri sunt dotate cu un cap suplimentar magneto-rezistiv (MR), care conţine un aliaj specific de fier-nichel care îşi modifică rezistenţa electrică în funcţie de câmpul magnetic prezent. Avantajul capului MR constă în capacitatea de a citi corect datelor chiar şi la turaţii mari şi piste înguste. Pentru scriere se foloseşte acelaşi cap uzual. Cele două tehnici, capetele MR şi Areal Density, duc la distorsionarea semnalului livrat de hard disk. Pentru a interpreta semnalele distorsionate s-a utilizat până acum metoda Peak Detection, care ia în calcul doar vârful semnalului. Pentru a interpreta mai bine semnalele distorsionate se foloseşte o nouă tehnologie şi anume metoda PRML (Partial Response Maximal Likelihood). Această metodă citeşte nu numai vârfurile de semnal ci şi alte puncte ale sale, eşantionând periodic semnalul, urmând ca partea electronică să calculeze vârfurile utile de semnal. Chiar dacă vârful de semnal este puternic distorsionat sau nu este prezent, tehnica PRML permite depistarea fără greş a informaţiilor utile. Datorită căldurii degajate de hard disk stratul magnetic se dilată. Pentru ca datele să fie citite corect, capul de citire trebuie să fie plasat perfect în poziţia în care datele au fost scrise. Punctul ideal duce la apariţia de semnale distorsionate şi neinteligibile. Pentru a poziţiona capul de citire/înregistrare exact pe mijlocul pistei, hard disk-urile posedă piste servo-optice, care foloseşte informaţii servo imprimate periodic pe disc. Însă, poziţionarea capetelor de citire/înregistrare exact pe mijlocul pistei este diferită din cauza variaţiei dimensiunilor pistei odată cu temperatura. De aceea o nouă tehnologie în domeniul hard disk-urilor tinde să înlocuiască tehnologia servo convenţională şi anume, tehnologia Embeded Servo. Această tehnologie dispune de informaţii servo continue, care sunt prelucrate neîntrerupt de capetele discului, permiţând poziţionarea exactă în orice condiţii.

3.1.3.2 Controlere de disc Comunicaţia dintre unitatea centrală unui calculator şi dispozitivele sale periferice este controlată de un dispozitiv intermediar numit interfaţă. Interfaţa dintre unităţi de disc şi calculator se numeşte controler de disc.


Un controler corespunde din punct de vedere fizic unei plăci cu circuite integrate şi este adesea livrat împreună cu dispozitivul periferic pentru care a fost proiectat. Placa controler este introdusă într-un conector de pe placa de bază (matherboard) şi este conectată prin intermediul cablurilor electrice , fie direct la dispozitivul periferic, fie la un conector aflat în partea din spate a calculatorului, conector la care se ataşează respectivul periferic. Controlere folosesc fie magistrala principală a sistemului, fie magistralele locale VESA VL sau PCI. În plus, unele plăci de bază ale calculatoarelor au interfeţe integrate pentru hard disk şi dischete. Controlerele sunt adesea ele însele mici calculatoare fiecare având propriile circuite de memorie şi propriul procesor care execută un program ce îi gestionează activitatea. Controlerul converteşte mesajele şi datele la forme compatibile cu caracteristicile interne ale calculatorului, respectiv la cele ale dispozitivului periferic ataşat controlerului. Fiecare controler monitorizează semnalele trimise de unitatea centrală şi răspunde atunci când îi este adresat un semnal. În intervalul de timp (de ordinul microsecundelor) în care unitatea centrală nu utilizează magistrala, controlerul poate să scrie sau să citească date din memoria principală a calculatorului. Abilitatea unui controler de a accede la memoria principală a calculatorului poartă numele de acces direct la memorie (DMA – Direct Memory Access). În cadrul procesului de comunicaţie între controler şi unitatea centrală, controlerul are un dublu rol:

� pe de o parte, comunicaţia constă din mesaje între el însuşi şi unitatea centrală; � pe de altă parte, controlerul serveşte ca intermediar între mediul intern al calculatorului şi un

dispozitiv periferic. În acest din urmă caz, sarcina controlerului este de a converti datele şi mesajele în formate compatibile cu caracteristicile interne ale calculatorului şi respectiv ale perifericului. De asemenea, între un controler şi dispozitivul periferic pe care îl coordonează are loc o comunicaţie în ambele sensuri, numită dialog de confirmare. În cadrul acestui dialog de confirmare, perifericul recepţionează datele de la controler şi îşi transmite starea către acesta sub forma unui şir de biţi numiţi cuvânt de stare. Dincolo de aceste concepte generale, în lumea PC-urilor s-au conturat câteva standarde de controlere de disc.

33..22 MMeeddiiii ddee ssttooccaarree ooppttiiccee

Soluţia de stocare pe medii magnetice, singura soluţie de stocare a datelor în trecut, continuă să fie o soluţie şi în prezent şi, probabil, va rămâne şi în viitor. Dar, apariţia unor programe de mari dimensiuni precum Windows, Microsoft Office, Corel Draw şi apariţia funcţionalităţilor multimedia fac ca tehnologia de stocare magnetică să fie înlocuită cu tehnologia de stocare optică. Avantajele tehnologiei optice de stocare sunt păstrarea integrităţii datelor în timp îndelungat, capacitatea medie de stocare, distribuirea datelor, posibilitatea utilizării în aplicaţii multimedia. Funcţionarea tuturor mediilor de stocare optică se bazează pe utilizarea laserului. Laserul este un fascicul de lumină foarte subţire şi foarte concentrat, strict controlat, care aparţine spectrului vizibil sau infraroşu. Când informaţia este scrisă, înregistrată pe mediul optic, fasciculul laser arde pe suprafaţa discului fiecare locaţie care conţine valoarea logică zero. Laserul este controlat de circuite electronice care convertesc datele din calculator în instrucţiuni corespunzătoare de activare sau nu a operaţiei de ardere li comunică mecanismului de poziţionare a laserului unde să stocheze datele pe disc. Rezultatul este un mediu de stocare numit CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory). Termenul CD-ROM se referă atât la discul propriu-zis cât şi la unitatea de disc care îl citeşte. Pentru citirea informaţiilor, discul trebuie plasat în cititorul optic, care focalizează raza laser asupra discului în rotaţie. O lentilă detectează variaţiile luminii reflectate puternic sau deloc cavităţile arse de pe suprafaţa discului sau de absenţa


acestora. Aceste schimbări în reflexia luminii sunt interpretate ca o suită de 1 şi 0 de către un microprocesor încorporat în cititorul de CD-ROM. Spre deosebire de mediile magnetice, mediile optice nu acceptă scrierea datelor; CD-ROM nu poate fi decât citit, de unde “ROM”: Read Only Memory. CD-ROM-ul are o capacitate de 650 MB, aproape dublul capacităţii pe care o avea discul hard la apariţia pe piaţă a cititoarelor de CD-ROM. Astăzi, CD-ROM-ul este mediul de stocare cel mai popular pentru distribuirea în masă a programelor audio şi video numeric. Versiunea inscriptibilă a CD-ROM-ului permite utilizatorului să-şi creeze propriul CD de 650 MB capacitate, cititoarele DVD reprezentând următorul nivel în domeniul stocajului de masă. Mediile optice utilizate în mod curent sunt: CD-ROM; CD inscriptibil; DVD-ROM.

33..22..11 CCDD--RROOMM

Discul CD-ROM este cel mai utilizat mediu de stocare optică pentru calculatoarele personale. Discul propriu-zis este confecţionat din policarbonat acoperit cu o pelicula metalică compusă dintr-un aliaj de aluminiu foarte dur. Această peliculă este acoperită apoi cu un strat de material plastic pentru protejarea datelor. Discul are un diametru de 5,25 inch, este un mediu amovibil şi are o capacitate de 650 MB. Cea mai mare parte a aplicaţiilor de pe piaţă sunt livrate pe CD-ROM. Un CD-ROM are o densitate de 16000 tpi – piste pe inch (tracks per inch). Datele sunt înscrise pe CD-ROM începând cu pista interioară către partea exterioară a discului, sector după sector. Fiecare sector este format din 2048 octeţi de date, încadraţi de informaţii de corecţie a erorilor (16 octeţi la începutul fiecărui sector şi alţi 288 octeţi de cod de eroare la sfârşitul sectorului). Pentru a putea fi citit un CD-ROM trebuie introdus într-un cititor de CD-ROM.

Performanţele unui cititor optic sunt net inferioare unui cititor de hard disk: caracteristicile tehnice ale unui cititor CD-ROM sunt:

� Timpul mediu de acces se situează între 80 ms in timp ce timpul mediu de acces oferit de o entitate de hard disk se situează sub 10 ms;

� Rata de transfer este de asemenea cu mult inferioara: 150 KB/ s 800KB/s chiar şi cu o memorie cache RAM de 256 sau 512 KB care accelerează in mod sensibil operaţiile.

� Viteza medie de rotaţie a discului optic este 6300 RPM (rata de 7200 sau 10000 RPM la cele mai rapide hard disk-uri) creşterea vitezei de rotaţie este urmată de o creşterea a vibraţiilor.

Cititoarele de CD-rom se disting prin viteza lor de rotaţie, exprimată printr-un multiplu al vitezei de rotaţie a unui CD audio. Primele cititoare de CD-ROM aveau aceeaşi viteza ca cititorul de CD-audio,


adică 1X. În prezent, cititoarele de CD-ROM oferă viteze de rotaţie de 48X, 50X, 52X. Deşi viteza de rotaţie nu are nici o influenţă asupra timpului de acces la date, ea permite să se citească un volum mai mare date intr-o secundă. Astfel, primul cititor CD-ROM la o viteză de 1X oferea o rată de transfer de 150 KB/s, un cititor CD-ROM 2X oferă 300 KB şi aşa mai departe. În plus, cititorul de CD-ROM are viteze variabile: când capul de citire se apropie de pistele exterioare, viteza de rotaţie se diminuează şi are drept consecinţa conservarea ratei de transfer maximum teoretică. Această schemă numita CVL (Constant Linear Velocity), este utilizată in principiu, de toate cititoarele CD-ROM cu 12 X sau mai puţin. Discurile actuale utilizează o altă schemă numită CAV (Constant Angular Velocity): discul se roteşte în permanenţă cu aceeaşi viteză, oricare ar fi poziţia datelor pe pistele exterioare sau interioare. Este acelaşi principiu ca şi la discurile hard: datele din partea exterioară sunt citite mai rapid decât cele din partea centrală. De altfel, cititoarele CD-ROM CAV sunt apreciate după două viteze: viteza interioară şi viteza exterioară. Viteza în partea interioară a discului este limitată la 12X sau 14X pentru a evita vibraţiile şi a asigura fiabilitatea operaţiilor. Cititoarele CD-ROM utilizează atât interfaţa IDE, mai precis ATA-33 cât şi interfaţa SCSI, diferenţa dintre ele fiind de eficacitate. Deşi un CD-ROM interfaţat de SCSI şi este mai scump decât un CD-ROM IDE, unitatea optică SCSI oferă performanţe mai bune, precum şi posibilitatea de a copia un CD pe un alt CD. Unele unităţi CD-ROM sunt livrate cu cipuri de memorie incluse pe placa logică, folosite la cererea unui buffer (memorie tampon) pentru stocarea datelor citite înainte de a fi trimise calculatorului. Această memorie CACHE este de ordinul a 256 KB sau 512 KB de RAM. Existenţa acestei memorii conduce către un acces mai rapid. Exista o mare varietate de unităţi de CD-ROM:

� interne sau externe; � cu sertar sau caddy � simple sau Jukebox

Unităţile de CD-ROM interne sunt economice şi fiabile în timp ce unităţile externe oferă un plus de supleţe şi evident de portabilitate. O unitate de CD-ROM nu se poate cupla decât la o interfaţă SCSI. Unităţile actuale au un sertar în care se încarcă CD-ul. Aceasta este o soluţie mai puţin costisitoare dar are dezavantajul că atrage praful şi murdăreşte blocul optic al cititorului. Cititoarele cu caddy rezolvă problema prafului, discul fiind protejat de către caddy. Majoritatea PC-urilor utilizează unităţi de CD-uri simple. Dar există şi unităţi cu încărcător de CD-uri, care poate conţine între cinci şi şapte discuri şi permite trecerea de la unul la altul direct cu Explorer Windows. Reprezentaţii industriei calculatoarelor acţionează pentru mărirea capacităţii de memorare a CD-urilor prin adăugarea unui al doilea strat de stocare pe aceeaşi parte a discului. CD-ROM-ul cu capacitate de 8,5 GB. In cazul utilizării ambelor feţe ale discului se poate folosi capacitatea de 17 GB.

3.2.1.1 Organizarea logică a CD-ROM Pe suprafaţa discului optic datele sunt o înşiruire de biţi:0 şi 1. Fără o organizare logică, unitatea de CD-ROM şi calculatorul nu ar putea obţine nici o informaţie din această masă de biţi. De aceea, datele sunt codificate în conformitate cu anumite standarde. Standardul ISO 9660 precede existenţa unui tabel cu conţinutul discului numit “cuprinsul volumului”, asemănător cuprinsului unei cărţi, pe care să-l poată citi orice unitate CD. Modul de formatare a blocurilor de date şi modul în care sunt adăugate informaţiile suplimentare menite sa ajute la căutarea datelor pe disc, sunt lăsate la latitudinea producătorului, ceea ce nu rezolvă problema compatibilităţii Standardul HIGH SIERRRA organizează discul CD-ROM asemănător discului flexibil. O primă pistă este folosită pentru identificarea sa şi pentru sincronizarea cu unitatea de disc.


3.2.1.2 CD –inscriptibil Există două tipuri de periferie CD—inscriptibile:

� CD-R � CD-RW

Cele doua sisteme utilizează discuri speciale care permit razei laser să schimbe proprietăţile suprafeţei mediului de stocare. Acest procedeu modifică reflexia suprafeţei, cititorul interpretând aceste reflexii ca cifre 1 şi 0.

3.2.1.2.1 Unitatea CD-Recordable

Acest periferic este capabil să scrie o singură dată, şi numai o singură dată informaţii pe un mediu CD-R special. Acesta face din CD-R un mediu foarte convenabil pentru arhivare şi distribuire de programe şi date. Mediul optic fiind insensibil la câmpurile magnetice, acest suport oferă o longevitate perfecta pentru arhivare. Posibilitatea de a înscrie datele o singură dată este un inconvenient. Acest periferic utilizează un laser galben suficient de puternic pentru a încălzi suprafaţa verde a discului CD-R modificând reflexia cavităţilor aurite, creând impresia unor cavităţi pe disc. Aceste schimbări sunt permanente şi nu exista posibilitatea de a repeta inscripţionarea într-un loc deja modificat. Menţionăm că aceste cavităţi nu sunt la fel de pronunţate ca acelea ale unui CD-ROM de pe piaţă, de unde dificultatea de a-l citi pe care o întâmpină unele cititoare.

3.2.1.2.2 Unitatea de CD-RW (CD-Read Write)

CD-RW, ca şi CD-R, este un mediu optic imun la incidente magnetice şi acceptat de toate unităţile de CD-ROM sau de CD-R. Aceste caracteristici fac CD-RW un mediu pentru salvare, arhivare sau distribuire de date. Natura sa reinscriptibilă îl fac un fel de super-dischetă, capabilă să scrie volume mari de date într-un

format cvasi-universal.

Pentru a putea scrie date de mai multe ori pe acelaşi mediu optic, principiul utilizat este diferit de cel utilizat de CD-R. Acest periferic emite impulsuri laser la suprafaţa mediului optic, suprafaţă formată din cristale cu bază modificabilă. Punctul astfel expus trece din baza de non-reflexie în faza de reflectat, sau invers. Cititorul este astfel capabil să interpreteze prezenţa sau absenţa reflecţiei ca fiind 1 sau 0. Fiecare punct din CD-RW poate să fie reinscripţionat în jur de o mie de ori. Perifericul CD-RW poate să scrie de asemenea şi pe discul CD-R. Singurul inconvenient constă în faptul că nu poate fi citit de vechile cititoare de CD-ROM.

33..22..22 DDVVDD--RROOMM ((DDiiggiittaall VVeerrssaattiillee DDiisskk))

DVD-ROM este un mediu optic de mare densitate şi mare viteză, care înlocuieşte în mod progresiv unităţile de CD-ROM, mai ales pentru PC-uri de mare performanţă. DVD-ROM utilizează acelaşi disc de 5,25 inch ca şi CD-ROM-ul, dar gravat mult mai fin, ceea ce permite o densitate de aproximativ 7,5 ori mai mare decât în cazul CD-ROM-ului. În consecinţă, un disc DVD-ROM poate să conţină 4,7 GB de date pe o singură faţă, în comparaţie cu 650-700 MB ai discului CD-ROM. Densitatea crescută are repercusiuni şi asupra performanţelor unităţii. O unitate de DVD-ROM nu are o viteză de rotaţie superioară celei a unei unităţi de CD-ROM, dar rata de transfer este în jur de 2 MB/s. DVD-ROM există şi în versiunea dublă faţă, dublând astfel capacitatea de stocaj la 9,4 GB. Actuala generaţie de unităţi DVD-ROM poate să citească discurile CD-R şi CD-RW, datorită existenţei unei a doua raze laser care utilizează aceeaşi lumină galbenă ca şi cititoarele de CD-ROM tradiţionale. Viteza de rotaţie a fost astfel ameliorată şi corespunde unui cititor de CD-ROM 20X. Standardul DVD-ROM conţine, la ora actuală următoarele specificaţii:

� DVD-inscriptibil sau DVD-R � DVD-RAM (Random Acces Memory) � DVD-reînscriptibil sau DVD+RW


� DIVX � Multimedia Video Format sau MMVF.

Fiecare specificaţie are caracteristici şi capacităţi diferite, dar şi producători diferiţi. Toate utilizează formatul de 5,25 inch, dar spre deosebire de CD-ROM unde capacitatea de stocaj este aceeaşi, nici una nu oferă aceeaşi capacitate ca şi DVD-ROM standard. DVD-R reprezintă prima extensie a specificaţiei DVD-ROM si principiul este aproape acelaşi ca şi pentru CD-R. Perifericul poate să scrie o singură dată pe mediul optic DVD-R. Un disc DVD-R poate să conţină 3,95 GB de date. Discurile DVD-R pot sa fie către cititoare DVD-ROM recente ca şi cititoarele DVD-RAM. DVD Random Acces Memory sau DVD-RAM utilizează acelaşi principiu ca şi CD-RW, adică

modificarea particulelor sale influenţa unui impuls laser.

Capacitatea unui disc DVD-ROM este de 2,6 GB pe o singură faţă sau 5,2 cu dubla fată, dar aceasta presupune întoarcerea manuală a discului. DVD-reînscriptibil sau DVD+RW utilizează acelaşi mediu ca şi DVD-RAM şi permite inregistrarea a ambelor feţe pentru a dubla capacitatea de stocaj. DVD+RW ajunge la o capacitate de 3 GB. DIVX nu are decât un impact limitat în universul PC. DIVX este un format DVD care utilizează principiul ”pey per view” (plăteşte pentru a vedea) pentru conţinutul discului. Cititoarele de DIVX necesită un modem destinat să stabilească conexiunea cu un centru de plată. La sfârşitul perioadei de plată, discul devine inutil. Ep şi DVD nu sunt compatibile şi cititoarele DVD_ROM nu recunosc DIVX. Multimedia Video Format sau MMVF este un periferic reînscriptibil oferind cea mai mare capacitate de stocaj: 5 GB pe o singură faţă. Toate aceste periferice pot utiliza fie interfaţa IDE, fie interfaţa SCSI mai performantă, dar mai scumpă. Interfaţa SCSI asigură cuplarea mai multor periferice externe, o mai mare supleţe, un confort de acces sporit, posibilitatea partajării între mai multe PC, un timp de răspuns mai scurt.

CAPITOLUL 4

44 SSiisstteemmuull ddee pprrooggrraammee

SISTEMUL DE PROGRAME

(Sistemul de operare)


Un sistem informaţional de prelucrare automată a datelor, dispune pe lângă componenta fizică, materială, ce se regăseşte sub forma sistemului de echipamente şi de o componentă informaţională. Aceasta componentă este alcătuită la rândul ei, dintr-un prim palier format din ansamblul programelor care asigură îndeplinirea funcţiilor sistemului de echipamente şi din programele aplicative care asigură efectiv prelucrarea automată a datelor. Componenta informaţională ce se regăseşte pe primul palier poartă denumirea de software şi regrupează întreg sistemul de programe. Al doilea palier al sistemului informaţional este reprezentat de mulţimea datelor ce urmează a fi prelucrate, date organizate în fişiere, baze de date, foi de calcul, baze de cunoştinţe, etc. Sistemul de programe, potrivit funcţiilor sale în prelucrarea automată a datelor, dar şi din punctul de vedere al conlucrării cu sistemul de echipamente, poate fi clasificat în trei componente ierarhice:

• programe de bază; • programe aplicative

sau generatoare de aplicaţii;

• programele specializate sau pachetele de programe.

Datele de prelucrat

Programe specializate

Generatoare de aplicaţii

Programe de bază

HARDWARE

44..11 PPrrooggrraammeellee ddee bbaazzăă

Prima componentă a sistemului de programe, conţine un ansamblu de programe destinat să simplifice şi să amelioreze utilizarea sistemului de echipamente şi a sistemului de programe. Aceste programe, numite şi programe de bază, asigură gestionarea tuturor resurselor sistemului electronic de calcul în timpul exploatării acestuia. Programele de bază sunt create de firme specializate şi sunt de regulă livrate odată cu calculatorul. Programele de bază, din punct de vedere al rolului pe care le îndeplinesc în exploatarea sistemului de echipamente dar şi în prelucrarea automată a datelor, pot fi grupate în trei categorii :

• programe ale sistemului de operare; • programe utilitare şi de serviciu; • programe traducătoare.

44..11..11 PPrrooggrraammeellee ssiisstteemmuulluuii ddee ooppeerraarree

Programele sistemului de operare sau programele de exploatare reprezintă componenta software de bază a unui sistem electronic de calcul, ce este formată dintr-un set de programe ce asigură alocarea şi controlul tuturor resurselor hardware şi software aferente sistemului, precum şi o serie de funcţii pentru creşterea performanţelor programării şi exploatării sistemului. Sistemul de operare al calculatorului este un set de programe principale, ce coordonează funcţiile interne ale sistemului de echipamente şi oferă mijloacele de control asupra operaţiilor de bază ale acestuia. Sistemul de operare determină maniera în care trebuie scrise codurile aplicaţiilor informatice şi cum acestea pot accede la resursele hardware ale sistemului de calcul. Un sistem de operare realizează cel puţin patru funcţii de bază : a) gestiunea prelucrărilor; b) gestiunea intrărilor şi ieşirilor; c) gestiunea colecţiilor de date (sau gestiunea fişierelor); d) comunicarea cu utilizatorul şi cu programele de aplicaţii.

Sistemul de programe 163

a). Gestionarea prelucrărilor este asigurată de un program specializat (numit după caz supervizor, monitor, director, nucleu, etc.) care asigură, pe de o parte administrarea prelucrărilor de efectuat şi pe de altă parte, administrarea resurselor necesare execuţiei unui program. Prin administrarea prelucrărilor, un sistem de operare are în vedere gestionarea programelor, procedurilor sau fracţiunilor de program ce vor fi executate prin diferite task-uri. Administrarea resurselor necesare execuţiei unui program are loc prin afectarea unui spaţiu de memorie corespunzător, de o astfel de manieră, încât nici o altă instrucţiune sau prelucrare să nu ajungă ilegal la spaţiul de memorie alocat prelucrării curente. b). Gestionarea intrărilor şi ieşirilor este asigurată de un program special numit generic “administrator al intrărilor şi ieşirilor (IOCS - Input Output Control System sau BIOS - Basic Input Output System) care, atunci când un program utilizator “solicită” o operaţiune de intrare/ieşire, preia sarcinile legate de citirea şi scrierea pe unităţile periferice. Toate transferurile de informaţii între unitatea centrală şi periferice sunt supuse controlului sistemului de operare. Un calculator personal ierarhizează distinct software-ul ce controlează în permanenţă sistemul în timpul execuţiei aplicaţiilor informatice. În general, nivelurile adiacente ale arhitecturii hard-soft comunică între ele. Partea hard se află la nivelul cel mai de jos în ierarhia sistemului. Plasând anumite tipuri de informaţii, la anumite porturi sau locaţii de memorie, se poate controla practic un întreg sistem de intrări-ieşiri care funcţionează în corelaţie cu unitatea centrală de prelucrare. Menţinerea controlului la nivel hard este complexă şi dificilă, cantitatea de informaţie necesară scrierii softului care să opereze la acest nivel fiind enormă. La acest nivel, comenzile sistemului se dau în cod maşină, instrucţiunile fiind limitate ca funcţii (trebuie să se folosească multe astfel de instrucţiuni pentru a efectua chiar şi cea mai mică funcţie utilă). Când un calculator personal iniţiază procedura de încărcare a sistemului de operare, o serie de programe în cod maşină preiau controlul sistemului. Acest set de programe reprezintă componenta BIOS a sistemului (Basic Input Output System - sistemul de bază pentru intrări şi ieşiri). Programele sunt rezidente în sistem şi comunică în cod maşină cu partea de hard. Componenta BIOS acceptă sau interpretează comenzile provenind de la eşaloanele superioare de programe din ierarhia sistemului şi le converteşte apoi în comenzi cod maşină, comenzi aplicabile microprocesorului. BIOS reprezintă un soft de nivel inferior care asigură o interfaţă între un soft superior şi hardware-ul maşinii. Comenzile date la nivel de BIOS sunt numite de regulă “întreruperi”. Dacă un sistem de operare ar fi fost conceput astfel încât să comunice cu partea hardware a sistemului, programele sale de aplicaţii ar fi fost legate de un anumit tip de calculator.

Pentru eliminarea acestui

impediment, a fost dezvoltat un set

SOFTWARE-ul

BIOS

Sistemul de operare

Programe de aplicaţii

HARDWARE-ul

Interfaţă

standard

Interfaţă

nestandard

de servicii şi funcţii standard,codificate sub formă de micro-programe BIOS, pe care fiecare sistemul de operare să fie capabil să le execute. Acestea din urmă, diferă în funcţie de tipul de hardware şi nu pot fi rulate decât sub sistemul de operare pentru care au fost proiectate. Componenta sistemului de operare numită BIOS se află în memoria ROM / Flash BIOS a calculatorului şi conţine informaţii legate de structura hard a sistemului. BIOS comunică şi controlează nemijlocit partea de hard, constituind în acelaşi timp o interfaţă standard pentru sistemul de operare. De asemenea, BIOS asigură gestiunea intrărilor şi ieşirilor şi gestiunea timpului (datei şi orei).


Sistemul BIOS a urmat îndeaproape evoluţia calculatoarelor personale, devenind din ce în ce mai stratificat (pentru a asigura compatibilităţi tot mai extinse cu sistemul de echipamente) şi deci mai flexibil. Odată cu implementarea tehnologiei P&P (Plug & Play) de către Windows, sistemele BIOS au devenit tot mai dinamice, utilizatorii fiind degrevaţi de cea mai mare parte a configurării BIOS (gestiunea alimentării, instalarea automată a perifericelor, etc.). c). Gestionarea fişierelor sau a colecţiilor de date de către un sistem de operare, implică două aspecte şi anume : partajul memoriei între diferitele fişiere încărcate în memoria internă şi partajul fişierelor între mai mulţi utilizatori, de unde necesitatea protejării informaţiei prin drepturi de acces. Sistemul de operare trebuie să acceadă la sistemul de fişiere pentru a utiliza hard discul – principalul mediu extern de stocare a informaţiilor. Sistemul de fişiere structurează capacitatea fizică de stocare de o astfel de manieră încât sistemul de operare să poată face referinţă la date. Fără un sistem de fişiere propriu, un sistem de operare este incapabil să localizeze pe disc unde începe şi unde se termină un fişier. Sistemele de operare Microsoft (DOS, Windows 95/’98 şi Windows NT/2000/XP) utilizează pentru gestiunea informaţiilor pe disc trei tipuri de sisteme de fişiere: FAT16, FAT32, NTFS. Sistemul de fişiere FAT16 (File Allocation Table) este un sistem vechi pe 16 biţi, utilizat de MS-DOS şi de Windows 3.X. FAT16 era incapabil de a recunoaşte discuri de mare capacitate, limita sa logică de adresare fiind de numai 2GB. Sistemul de fişiere FAT16 ocupa în mod inutil un mare număr de sectoare pe disc, datorită faptului că utiliza o unitate de alocare (cluster) a spaţiului pe disc ce corespundea unui anumit număr de sectoare ce varia în funcţie de capacitatea discului (de exemplu, un fişier de dimensiunea unui bit, poate ocupa de la 2 la 32KB – cât are un cluster). Sistemul de fişiere FAT32, utilizat de Windows ‘95/’98 este capabil să gestioneze adrese logice de

până la 4TB, utilizând intrări în FAT de 32 de biţi. Sistemul FAT32 funcţionează cu unităţi de

alocare mai mici, de până la maximum 16KB/cluster. Sistemul de operare ce utilizează adresarea

fişierelor prin FAT32, mai beneficiază de un avantaj. FAT32 contabilizează accesul la diferitele

fişiere pe disc şi în consecinţă, deplasează datele cele mai utilizate către pistele cele mai exterioare

ale discului. Prin acest artificiu “inteligent”, performanţele accesului pe disc sunt optime, deoarece

debitele de date sunt mai mari la periferia discului decât spre centrul acestuia (la viteză unghiulară

constantă, viteza lineară creşte odată cu raza).

Sistemul de fişiere NTFS32 (New Technology File System) este adecvat gestiunii fişierelor într-o reţea de calculatoare, deoarece poate administra independent informaţiile referitoare la fiecare fişier în parte. NTFS32 poate administra mari partiţii ale discului, reducând spaţiul pierdut pe disc prin micşorarea unităţilor de alocare. Sistemul de gestiune a fişierelor NTFS32 poate recunoaşte partiţii FAT16 şi FAT32, dar reciproca nu este adevărată. d). Comunicarea cu utilizatorul este asigurată de partea aşa-zis “externă” a sistemului de operare. Utilizatorul poate să comunice cu sistemul fie prin intermediul comenzilor (la MS-DOS), fie în mod grafic prin intermediul interfeţei grafice (la Windows). Fiecare comandă este recunoscută de programe specializate numite interpretoare de comenzi. Aceste comenzi sau directive declanşează operaţiunile cerute de utilizator, activând celelalte componente ale sistemului de operare. Sistemele de operare, în evoluţia lor au suferit multiple perfecţionări, determinate atât de progresele hardware (tehnologia pe 32 de biţi), cât şi de cerinţele impuse de domeniile de utilizare ale calculatoarelor personale.

4.1.1.1 Modul de încărcare a unui sistem de operare Atunci când un calculator personal iniţiază procedura de încărcare a unui sistem de operare, componenta BIOS efectuează un diagnostic hardware şi iniţializează unele componente ale acestuia (în special sistemul video: ce afişează un ecran cu parametrii sistemului, înainte ca informaţiile de pe placa grafică să fie activate). Toate aceste operaţii premergătoare încărcării sistemului de operare poartă denumirea generică de POST (Power On Self Test) sau de test de punere sub tensiune. După ce efectuează acest test, calculatorul va proceda la încărcarea sistemului de operare.


Între cele două etape, utilizatorul are posibilitatea de acces la Setup. Acesta este un program al componentei BIOS ce permite utilizatorului să modifice parametrii stocaţi în memoria “semipermanentă” CMOS. Un test POST se derulează potrivit secvenţei următoare: a) Ecranul afişează informaţiile referitoare la placa grafică: marca plăcii grafice, versiunea de BIOS şi

memoria video disponibilă. Aceste informaţii provin direct de la BIOS-ul plăcii video. b) În partea de sus a ecranului se afişează apoi, numărul versiunii de BIOS şi copyright-ul. Aceste

informaţii sunt utile pentru a identifica eventuale conflicte specifice unor modele de BIOS. c) Un contor va afişa memoria instalată hardware, ce va fi disponibilă software. d) Dacă testul s-a derulat cu succes, se va afişa un tablou ce conţine parametrii POST de configurare a

calculatorului personal. Pentru cele mai multe versiuni de BIOS, parametrii POST sunt: • tipul microprocesorului (de exemplu Pentium IV); • coprocesorul matematic, adică unitatea de calcul în virgulă mobilă; • tipul (primei) unităţi de floppy disk A; • tipul (celei de a doua) unităţii de floppy disk B; • tipul dispozitivului de afişaj; • data sistemului BIOS (AMI sau AWARD) – explică uneori problemele de compatibilitate cu

plăcile video; • capacitatea memoriei de bază (de regulă 640KB); • capacitatea memoriei extinse; • tipul controller-ului de hard disc C (IDE, ESDI, ATA, SATA, etc.) şi numărul discului

“master”; • tipul controller-ului de hard disc D şi numărul discului “slave”; • porturile seriale: sub forma unei adrese haexazecimale ce corespunde porturilor COM (de

exemplu: 3F8 pentru COM1 şi 2F8 pentru COM2); • porturile paralele: sub forma unei adrese haexazecimale ce corespunde porturilor LPT (de

exemplu: 378 pentru LPT1); • capacitatea memoriei cache de nivel 2 (128KB, 256KB, 512KB).

După încheierea secvenţei POST, BIOS procedează la încărcarea efectivă a sistemului de operare. Un sistem de operare pentru calculatoare personale se auto-încarcă la pornirea calculatorului, după ce secvenţa POST a fost executată. Acest mecanism de auto-încărcare este cunoscut sub numele de - boot strap. Ideea principală aferentă acestui procedeu a fost aceea de a utiliza o anumită informaţie din memoria ROM (nevolatilă) pentru a realiza încărcarea componentelor sistemului de operare. În cadrul BIOS-ului din ROM există un mic program numit system-loader care ştie să declanşeze pornirea întregului sistem. Programul system-loader, după ce testează configuraţia calculatorului prin secvenţele POST, încarcă în memorie la o adresă fixă, conţinutul primului sector (pista zero) al primului disc depistat ca funcţional (boot-abil).

CPU

unitatea de

comandă control

Registrul

de

instrucţiuniB I O S

Memoria ROM

System-loader

Teste hardware

Solicitare parolă

Determinare disc

sistem (de boot-are)

Încărcare sector de

boot


De pe acest sector este lansat programul de boot (încărcare) care va determina încărcarea de pe discul sistem, a componentelor sistemului de operare (KERNEL.exe, USER.exe, GDI.exe, etc.).

Discul sistem - depistarea şi încărcarea sectorului

de boot aflat pe pista zero,

sectorul 1.

B I O S

Memoria ROM

System-loader

Memoria RAM

Program BOOT

Componentele

SISTEMULUI DE OPERARE

BOOT

După ce sistemul de operare a fost încărcat, tot BIOS-ul este acela ce controlează interacţiunile cu hard discul, data sistem, memoria cache, precum şi configurarea diverselor porturi, interfeţe şi controller-e.

4.1.1.2 Moduri de exploatare pentru sistemele de operare O anume comandă specifică unui sistem de operare, ca şi o aplicaţie informatică, reprezintă generic pentru unitatea centrală componente software sub formă de programe informatice compuse din instrucţiuni. Instrucţiunile care formează un program, sunt descompuse în timpul execuţiei acestuia, în „task-uri”, adică în loturi logice de instrucţiuni ce se activează de către sistemul de operare la execuţia programului. Task-urile, reprezintă deci, instrucţiunile programelor, prelucrate de eşalonul sistemului de operare. Din punctul de vedere al numărului de task-uri executate în paralel, cât şi din punctul de vedere al numărului de utilizatori care exploatează o aplicaţie informatică, pot fi distinse trei tipuri de sisteme de operare: a) sisteme monotasking; b) sisteme multitasking; c) sisteme multiuser. a). Sistemul de operare monotasking permite executarea la un moment dat a unui singur program ce utilizează complet resursele sistemului. Programul aflat în curs de execuţie, nu redă controlul sistemului de operare, decât după încheierea execuţiei sau în caz de eroare. Dacă mai multe programe se găsesc încărcate în memorie, numai unul dintre ele va fi executat efectiv, celelalte aşteptând intervenţia utilizatorului pentru a fi activate, nu înainte ca programul curent să-şi înceteze execuţia sau să fie oprit (de utilizator). Lansarea programelor, cât şi înlănţuirea acestora pentru a se executa o aplicaţie informatică complexă, poate fi făcută de utilizator sau poate fi automatizată prin proceduri interne (specifice programului) sau externe (la nivelul sistemului de operare: fişierele BATCH). În toate cazurile, pentru a trece de la un program la altul, trebuie să se revină la sistemul de operare Sistemul de operare asigură o gestiune a prelucrărilor simplificată şi anume: pregătirea memoriei; încărcarea programelor; tratarea întreruperilor în cazul intervenţiei operatorului sau erorilor Un sistem de operare monotasking (cum ar fi MS-DOS), prin funcţia de gestiune a prelucrărilor, asigură posibilitatea comutării între diferitele task-uri prin punerea aplicaţiei în curs de execuţie în „fir sau coadă de aşteptare”. Acest procedeu asigură salvarea pe hard disc a aplicaţiei şi a contextului său, în timp ce o altă aplicaţie este executată. Aplicaţia iniţială va fi restaurată, încărcată în memorie şi executată la intervenţia expresă a utilizatorului. Deci, un sistem de operare mono-tasking conferă posibilitatea aplicaţiilor de a lucra alternativ, fără a proceda la deschiderea sau închiderea aplicaţiilor şi mai ales, fără a salva explicit datele cu care lucrează


acestea. Această funcţie (întâlnită la Windows 3.X) conferă sistemului de operare statutul de „comutator de task-uri” şi nu plenitudinea conceptului de multitasking. Gestiunea memoriei de către un sistem de operare monotasking, presupune configurarea acesteia în memorie convenţională, superioară şi extinsă. Acest tip de sistem de operare, s-a pretat iniţial calculatoarelor personale ce ofereau un context individual de utilizare şi un spectru de aplicaţii ce nu consumau multă memorie. Cel mai reprezentativ sistem de operare monotasking, monouser a fost DOS-ul (Disk Operating System), cu variantele sale: PC-DOS, DR-DOS, MS-DOS, IBM-DOS. b). Într-un context multitasking, sistemul de operare partajează resursele sistemului de calcul între mai multe programe ce se derulează în acelaşi timp. În acest caz - numit şi multi-programare - două sau mai multe programe independente pot coabita sau pot coopera pentru realizarea în comun a prelucrării, schimbând informaţii între ele şi partajând aceleaşi date. În majoritatea cazurilor, există un program prioritar, corespunzător prelucrării în timp real, iar dacă calculatorul este sub-utilizat, unul sau mai multe programe aflate în memoria internă, vor fi executate în “timpii morţi” ai execuţiei programului principal. Sistemul de operare multitasking (monouser) gestionează simultan mai multe programe (aplicaţii informatice) diferite ale unui singur utilizator. Fiecare program este descompus în task-uri. La un moment dat, un singur task este activ (deoarece există un singur microprocesor) şi deci poate fi executată o singură instrucţiune. Sistemul de operare este acela care administrează înlănţuirea task-urilor, profitând de sistemul de întreruperi datorate funcţionării echipamentelor periferice (acces la disc, proces de tastare, afişare pe monitor) sau afectând o prioritate fiecărui program în parte. Sistemul de operare care lucrează în acest mod, oferă utilizatorului iluzia că programele sale se rulează simultan, datorită vitezei mari de execuţie. Un astfel de sistem de operare, poate utiliza un multitasking preemptiv (controlat) şi/sau poate utiliza multithreading. Tehnica multitasking-ului preemptiv constă în instalarea unui program „supervizor” care va afecta un spaţiu de memorie pentru fiecare aplicaţie în parte. Un asemenea program va iniţia un ciclu, în care va lansa în execuţie o aplicaţie, o va întrerupe după un timp (de ordinul nanosecundelor), va lansa o altă aplicaţie şi va reveni la aplicaţia precedentă. Accesul la fiecare dintre aplicaţii este imediat, deoarece acestea dispun de un spaţiu de memorie propriu. Tehnica multithreading, permite gestiunea paralelă a unităţilor de execuţie, procese independente putând fi executate simultan, chiar dacă acele task-uri se referă la aceeaşi aplicaţie. Sistemul de operare multitasking (mono-user) este întâlnit îndeosebi la calculatoarele personale, iar cel mai reprezentativ astfel de sistem este Windows. c). Sistemul de operare multiuser, presupune folosirea resurselor aceluiaşi calculator de către mai mulţi utilizatori. În acest context se disting două abordări : sistem multiutilizator care funcţionează cu un program comun şi sistem multiutilizator multitasking.

• În primul caz, sistemul de operare are ca sarcină principală asigurarea accesului concurent al utilizatorilor la sistemul de resurse şi securitatea datelor partajate între mai mulţi utilizatori.

• În cazul unui sistem multiutilizator multitasking, sistemul de operare trebuie să asigure protecţia datelor fiecărui utilizator şi repartizarea echitabilă a resurselor între diferiţii utilizatori (în acest context, utilizatorul are impresia că foloseşte singur resursele sistemului);

Sistemul de operare multiuser partajează deci resursele între programe şi utilizatori. Task-urile ce compun programele sunt ordonate de către sistemul de operare, care le face în mod alternativ active prin aplicarea principiilor întreruperilor sau a timpului partajat. Principiul întreruperilor constă în eliberarea timpului de calcul (timpul cât procesorul prelucrează un task) deţinut de un task, atunci când se prelucrează o instrucţiune de intrare / ieşire (o întrerupere) şi afectarea acestuia task-ului următor.


Al doilea principiu - cel al timpului partajat - constă în a decupa timpii de calcul în fracţiuni egale şi în atribuirea fiecărui program a unui număr de astfel de fracţiuni de timp neconsecutive. A trece de la un program la altul în aceeaşi termeni de execuţie, presupune alternarea unei fracţiuni de timp cu alta. Un sistem de operare multitasking-multiuser are ca rol şi administrarea memoriei între diferitele programe aflate în curs de execuţie. Sistemul de operare trebuie să asigure optimizarea alocării memoriei, iar pentru realizarea acestui obiectiv, utilizează 3 tehnici: partiţionarea, paginarea şi segmentarea. Procesul de partiţionare constă în decuparea memoriei interne disponibile în mai multe zone, numite partiţii. Acestea pot fi de dimensiuni fixe (sistemul de operare este simplu şi nu optimizează spaţiul de memorie) sau variabile (sistemul este complex şi utilizează mai bine memoria şi spaţiul pe disc). Procesul de paginare utilizează tehnica memoriei virtuale. Spaţiul ocupat de programe este împărţit în pagini de memorie, dintre care unele sunt încărcate în memorie internă, iar celelalte rămân rezidente pe hard disc (memorie virtuală). Sistemul de operare gestionează schimbul de pagini între memoria RAM şi memoria virtuală. Segmentarea reprezintă procesul de perfecţionare a paginării. Programele nu mai sunt împărţite în pagini de dimensiuni fixe, ci în segmente ale căror dimensiuni sunt adaptate programelor. Segmentele pot fi salvate în totalitate în memoria internă sau pot fi partajate între memoria RAM şi hard disc, prin intermediul paginării. Cel mai reprezentativ sistem de operare multiuser-multitasking este considerat a fi UNIX.

44..11..22 PPrrooggrraammeellee uuttiilliittaarree,, ddee sseerrvviicciiuu şşii ttrraadduuccăăttooaarree

Programele utilitare şi de serviciu permit utilizatorului să folosească eficient resursele fizice şi logice ale sistemului electronic de calcul la execuţia aplicaţiilor dorite. Programele utilitare oferă un evantai de funcţii indispensabile utilizatorului pentru exploatarea discurilor, diagnosticarea sistemului, manipularea fişierelor, protecţia anti-virus, navigarea pe Internet, gestiunea informaţiilor personale, etc. O mare parte a acestor programe sunt livrate odată cu sistemul de operare. Cele mai reprezentative programe utilitare sunt:

� programele de comunicaţii: Move-It, Winfax-Pro, Cc:Mail, GroupWise, Microsoft Mail, Fax Talk Communicator, Outlook Express, Eudora, Thunderbird;

� programe de manipulare şi gestiune a fişierelor: Norton Commander, Windows Explorer, My Computer, Norton Explorer; Direct Opus, Explorer Plus, PowerDesk Pro;

� programe de comprimare a fişierelor şi arhivare: Arj, Arc, Rar, WinZip, WinRAR, ArchiveXpert, PicoZip;

� programe audio-video: Quintessential Player, ITunes, DVD shrink

� programe de comprimare a spaţiului pe disc: Double Space, Stacker;

� programe de diagnosticare a sistemului: MSD, Checkit, Diag, Qafe, PcTest;

� programe de diagnosticare a discului şi defragmentare a acestuia: Defrag, Norton Doctor,

Compress, Diskeeper, Jet Defrag, O&O Defrag;

� programe de partiţionare a discului: Acronis Partition Expert, Partition Magic;

� programe pentru optimizarea regiştrilor: Complete Register Cleaner, Registry Fixer, Registry

Mechanic, Reg Organizer, RegSupreme;

� programe de navigare pe WEB: Internet Explorer, Netscape Navigator; Opera, Mozilla,

AvantBrowser,

� programe de organizare a spaţiului pe disc: ObjectDesktop; IconChanger, 3NDA Desktop, Windows Blinds;

� programe de gestiune a informaţiilor personale: UpToDate, Lotus Organizer, Key Note;

� programe pentru managementul proiectelor: Havard Project Manager, Microsoft Project, Project Scheduler, SuperProject, Time Line;


� programe pentru descărcarea informaţiilor de pe Web: Download Accelerator Plus Premium,

Download Studio, GetRight;

� programe de acces la distanţă şi de sincronizare a informaţiilor între calculatoare: LapLink

Everywhere, I’mInTouch;

� programe antivirus: Scan, Clean, Unvirus, MsAv, Fprot, Tbav, RAV, BitDefender,

NortonAntivirus

� programe de gestiune a melodiilor în format MP3: WinAmp, etc.

Programele de serviciu asigură facilităţi menite să asiste execuţia diferitelor programe şi să gestioneze diferitele evenimente generate de acestea sau să asigure compatibilităţi software pentru instalarea echipamentelor periferice. Cele mai reprezentative programe de serviciu sunt: editoarele de legături (Link), bibliotecarele, generatoarele de sistem, depanatoarele (Debug, Turbo Debuger) şi driver-ele perifericelor. Programele traducătoare au rolul de a transforma instrucţiunile scrise într-un limbaj de programare - aproape de limbajul natural - în coduri executabile de către calculator. Programele de acest tip pot fi: asambloare (ASM; TurboAssembler), macroasambloare (MASM), compilatoare (Cobol, Pascal, TurboPascal, C,C+), interpretoare (GwBasic; Qbasic, VisualBasic), componente software pentru inteligenţa artificială (Prolog, Lisp).

44..22 PPrrooggrraammeellee aapplliiccaattiivvee ssaauu ggeenneerraattooaarree ddee aapplliiccaaţţiiii

Programele aplicative sau generatoare de aplicaţii sunt acele programe ce permit dezvoltarea de aplicaţii informatice. Generatoarele de aplicaţii au o vocaţie generală de a răspunde nevoilor utilizatorilor de a-şi dezvolta propriile aplicaţii informatice, fapt ce le face foarte interesante din punct de vedere al difuzării şi comercializării. Aceste programe sunt concepute şi difuzate în sute de mii de exemplare, de către marile case de software. Programele aplicative pot fi utilizate şi de nespecialişti, fiind mijloacele soft cu care utilizatorul îşi poate rezolva singur problemele, construind propriile soluţii fără a recurge la programare (sau la o programare evoluată). Din acest motiv unele dintre aceste aplicaţii soft se mai numesc şi “generatoare de aplicaţii”. Aceste programe au cunoscut o dezvoltare accelerată odată cu apariţia microinformaticii. Cele mai utilizate programele generatoare de aplicaţii sunt: a) editoare sau procesoare de texte; b) procesoare de tabele; c) procesoare grafice; d) programe de gestiune a bazelor de date; e) programe integrate şi suitele software

a) Procesoarele de texte (Word Processors) sunt aplicaţii informatice capabile să manipuleze informaţia sub formă de text, având posibilitatea de editare, salvare şi imprimare a documentelor.

Un procesor de texte oferă următoarele facilităţi de bază: � fomatarea documentelor la nivel de caracter (fonturi, stiluri, dimensiuni de fonturi, interspaţierea

caracterelor, efecte de tehnoredactare), paragraf (interspaţieri de paragrafe şi de linii, indentări, alinieri, etc.) şi document (antete, subsoluri de pagină, aranjarea în pagină a documentului, orientarea sa, etc.)

� căutare şi înlocuire text; � creare de tabele, calcule în tabele, grafice pe baza datelor din tabele; � corectare gramaticală automată; � fuzionarea documentelor cu baze de date; � crearea de machete de documente sau exploatarea de şabloane text predefinite; � crearea automată de indecşi, legende, tabelă de materii, referinţe încrucişate; � crearea de pagini WEB.


Procesoarele de texte conţin de regulă şi programe integrate de desen (MS Word Picture), de editare de ecuaţii (MS Equation Editor), de scriere artistică (Word Art), etc. Procesoarele de texte sunt utilizate cu precădere în birotică (WordPad, Word, WordPro, WordPerfect, FreedReader, Adobe Reader), în tehnoredactarea computerizată profesională (CorelVentura; PageMaker, Quark Express), dar servesc şi ca medii de programare în care se editează (non-grafic) programele sursă ce urmează a fi compilate (practic fiecare limbaj de programare posedă un astfel de mediu de dezvoltare).

b) Procesoarele de tabele (Spreadsheets) sunt aplicaţii software

capabile să manipuleze informaţia numerică dispusă în foile de calcul.

Un procesor de tabele oferă următoarele facilităţi generale: � calcul tabelar cu ajutorul formulelor, funcţiilor predefinite şi definite de utilizator; � crearea de reprezentări grafice şi diagrame; � validarea datelor din tabele şi interogarea bazelor de date; � sintetizarea, consolidarea, simularea şi optimizarea datelor din tabele Exemple consacrate de astfel de programe de calcul tabelar ar fi: Simphony, Multiplan, VP-Planner Plus,

Lotus 1-2-3, Microsoft Excel, QuattroPro.

c) Procesoarele grafice (Graphics programs) sunt instrumente software de dezvoltare a aplicaţiilor de prezentare vizuală a informaţiilor.

Procesoarele grafice reunesc trei tipuri de aplicaţii: �� „Analytical graphics” programe generatoare de reprezentări grafice ale datelor şi diagrame:

Microsoft Graph Chart şi majoritatea procesoarelor de tabele; �� „Presentation graphics” programe generatoare de prezentări grafice: Freelance, Harvard Graphics,

Persuasion, PowerPoint, WordPerfect Presentations, etc. �� „Drawing programs” programe generatoare de desene şi ilustraţii grafice profesionale: Adobe

Ilustrator, Aldus Freehand, Micrografx Designer, etc.

d) Programele de gestiune a bazelor de date (Database

Managers) manipulează şi organizează mari colecţii de date, pentru

ca informaţiile să fie disponibile utilizatorului prin interogări. Un sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD), oferă utilizatorului următoarele facilităţi de bază: � crearea structurii tabelelor bazei de date, validarea câmpurilor şi stabilirea relaţiilor dintre tabele; � sortarea şi interogarea bazei de date, utilizând tehnologia QBE (Query By Exemple) sau un limbaj de

interogare (SQL – Structured Query Language); � crearea de formulare, subformulare şi rapoarte; � posibilitatea de automatizare a operaţiilor făcute asupra bazei de date prin intermediul unui limbaj de

programare. Cele mai cunoscute sisteme de gestiune a bazelor de date pentru microcalculatoare sunt: dBase, Paradox, FoxPro, Oracle, Access, Approach, etc.

f) Programele integrate (Integrated Packages) sunt programe ce conţin o colecţie de aplicaţii care lucrează împreună şi care îşi partajează în comun informaţiile.

Un pachet integrat de aplicaţii are o structură comună ce permite datelor aflate în diferite formate (text, grafică, baze de date, foi de calcul, etc.) să fie schimbate între aplicaţiile pachetului. Pachetele integrate conţin aplicaţii informatice de birotică, cum ar fi: procesare a textului, baze de date, procesoare de tabele, editoare de desen şi de grafică. Caracteristica pachetelor de aplicaţii integrate este


aceea că fiecare aplicaţie luată separat este mai puţin puternică, decât utilizarea ei împreună cu celelalte aplicaţii. De regulă, aplicaţiile conţinute de pachetele integrate nu au un caracter profesional, acestea fiind destinate utilizatorului debutant sau cu pregătire medie. Cele mai cunoscute astfel de pachete integrate sunt: Microsoft Works şi Lotus Works.

Aspectul profesional al aplicaţiilor de birotică şi de baze de date este oferit de suitele software (Software Suites). Acestea conţin un pachet puternic de aplicaţii de procesare de texte şi tabele, baze de date, aplicaţii

de prezentare grafică, de comunicaţii, şi de gestionare a informaţiilor personale. Toate aplicaţiile sunt concepute pentru a lucra şi comunica împreună, potrivit principiului “working together”. Aplicaţiile integrate în pachet sunt mai ieftine decât varianta lor individuală, fapt ce a condus la o arie de răspândire foarte mare. Cele mai cunoscute suite de aplicaţii sunt Microsoft Office, Lotus SmartSuite, Corel WordPerfect Suite. Programe generatoare de aplicaţii deservesc o arie foarte cuprinzătoare de subiecte în domenii ca: inteligenţa artificială, statistică, proiectare, multimedia, etc. Astfel de aplicaţii informatice, pot fi enumerate: � generatoare de sisteme expert (Vp-Expert, H-Expert, Expert-On); � programe de proiectare asistată (AutoCad); � generatoare de pagini WEB (FrontPage, Netscape Composer); � Generatoare de aplicaţii multimedia (MacroMind Director, AuthorWare, ToolBook, MacroMedia); � Generatoare de aplicaţii (Delphi); � Programe statistice şi de analiză a datelor (SPSS, MultiWin, MultiReg), etc.

44..33 PPrrooggrraammeellee ssppeecciiaalliizzaattee ssaauu ppaacchheetteellee ddee pprrooggrraammee

Programele specializate sau pachetele de programe sunt aplicaţii soft care pot satisface anumite nevoi echivalente în diferite organizaţii. Aceste programe au o vocaţie specifică, având ca obiectiv realizarea de prelucrări bine definite. Programele specializate pot trata un singur tip de problemă sau de subiect în organizaţii diferite, deoarece abordează probleme bine structurate şi formalizate. De regulă, programele specializate sunt realizate de informaticieni cu ajutorul limbajelor de programare (procedurale sau orientate pe obiecte) şi a generatoarelor de aplicaţii. Exemple clasice de astfel de programe ar fi: programele de contabilitate, de gestiune comercială, de gestiune previzională, de gestiune a personalului şi a drepturilor acestuia, de gestiune bancară, etc.

CAPITOLUL 5

55 aa

REŢELE LOCALE

DE CALCULATOARE


55..11 PPrreezzeennttaarree ggeenneerraallăă

Fuziunea dintre calculatoare şi telecomunicaţii a avut o profundă influenţă asupra structurii sistemelor informatice, care s-au transformat în sistemele teleinformatice, denumite şi reţele teleinformatice sau reţele de calculatoare (fig. 5.1). O reţea de calculatoare este un sistem de calcul complex, format din mai multe echipamente informatice omogene sau eterogene, interconectate prin intermediul unui canal de comunicaţii. Aceasta permite folosirea în comun a resurselor hardware şi/sau software şi oferă posibilitatea obţinerii unor sisteme cu un grad înalt de flexibilitate şi adaptabilitate. Prin echipament informatic este desemnat orice echipament capabil să stocheze, să prelucreze şi eventual să comute informaţia. Calculatoarele mari sau mici, sistemele informatice simple sau complexe, specializate sau nu, terminalele inteligente au acest rol. Capacitatea de stocare a unui echipament informatic permite existenţa timpilor de aşteptare între diferitele evenimente din reţea. Astfel se elimină unul dintre principalele neajunsuri, proprii sistemelor fără memorie, pentru care anumite cereri trebuie satisfăcute imediat. Capacitatea de prelucrare permite includerea unor proceduri care au rolul de a supraveghea, relua anumite operaţii etc. Capacitatea de comutare asigură dirijarea informaţiei în reţea, ţinând cont de anumite criterii. Canalul de comunicaţie este mediul de transmisie al informaţiei (cablu coaxial, cablu torsadat, fibra optică, microunde sau satelit de comunicaţie), fiind reprezentat printr-o legătură punct-la-punct sau multipunct. El nu include funcţia de stocare sau de prelucrare a informaţiei. O reţea de calculatoare poate fi reprezentată printr-un graf, în care echipamentele informatice constituie nodurile, iar canalele de comunicaţie formează arcurile. Structurile de graf descriu configuraţiile fizice ale sistemelor teleinformatice. Sistemul distribuit este un caz particular de reţea de calculatoare, al cărui software oferă un nivel ridicat de coerenţă şi transparenţă. Astfel, un sistem distribuit este perceput de utilizator ca un procesor virtual, fără a şti că, din punct de vedere fizic, există mai multe procesoare. Alocarea procesoarelor, încărcarea fişierelor pe discuri, mutarea fişierelor între locul de stocare şi cel de utilizare etc. se execută în mod automat. În cazul unei reţele, utilizatorul trebuie să lanseze cerinţele în mod explicit (pe care maşină, ce fişier). Se poare afirma că o reţea de calculatoare este o reţea inteligentă, dacă are capacitatea de a fi dotată cu noi servicii în scopul satisfacerii cerinţelor utilizatorilor. Inteligenţa în reţele poate fi reprezentată şi prin uşurinţa în gestionarea infrastructurii şi a serviciilor. Pentru realizarea reţelelor deschise, cu alte cuvinte interoperabile, este necesar ca serviciile diverselor reţele interconectate să respecte principii comune.

Reţele locale de calculatoare 211

Figura 5.1. Reţea de calculatoare

Apariţia microcalculatoarelor, către sfârşitul anilor ’70, a accelerat procesul de interconectare la un debit ridicat şi cu partajarea resurselor. Astfel a apărut prima generaţie de reţele de calculatoare, care utiliza tehnologia Ethernet şi codificarea de tip caracter a informaţiei. Utilizarea caracterelor în reprezentarea informaţiei este limitată. De aceea, au fost concepute aplicaţii în care informaţia este reprezentată prin puncte. În aceste condiţii, pentru o pagină monocrom în format A4, în care se utilizează cel puţin 10 puncte/mm, vor fi necesari minimum 40 000 octeţi, folosind tehnicile perfecţionate de compresie a datelor. Pentru o imagine de bună calitate intră în discuţie rezoluţia, numărul culorilor şi posibilităţile de umbrire. Trecerea la codificarea prin puncte a informaţiei permite o interpretare mai rapidă a mesajelor complexe. Introducerea animaţiei (25 imagini/s) oferă un grad suplimentar pentru interpretarea informaţiei. Codificarea informaţiei punct cu punct impune utilizarea unui debit sporit, care poate varia de la câţiva Kbiţi/s la mai mult de 100Mbiţi/s. Aplicaţiile informatice multimedia, care se dezvoltă în domeniul industrial, medicină, învăţământ etc., sunt caracterizate prin tratarea simultană a unui volum mare de informaţii de tipuri diferite: video, sunet şi text.


Arhitecturile reţelelor de calculatoare au fost marcate de noile apariţii din domeniul comunicaţiilor, care au rolul de a suporta noile tipuri de aplicaţii. Sistemele care utilizează standardele IEEE 802.6 (DQDB - Distributed Queue Dual Bus) şi FDDI (Fiber Distributed Data Interface) pot fi incluse în a doua generaţie de reţele de calculatoare. Noua tehnică de comutare prin pachete ATM (Asyncronous Transfer Mode), precum şi tehnica FDDI extinsă (FFOL) sunt specifice celei de a treia generaţie de reţele de calculatoare, care include şi reţelele necablate.

55..22 AAvvaannttaajjeellee uuttiilliizzăărriiii rreeţţeelleelloorr ddee ccaallccuullaattooaarree

Într-o lume în continuă schimbare, unul dintre cele mai importante fenomene observate în ultimul deceniu îl constitue extinderea reţelelor de calculatoare în cele mai variate domenii ale activităţii economice, sociale, ştiinţifice şi manageriale. Evoluţia spectaculoasă se explică prin semnificaţia pe care o are schimbul informaţional şi avantajele oferite de către reţelele de calculatoare în rezolvarea problemelor determinate de achiziţia, stocarea, prelucrarea şi distribuţia informaţiei. Reţelele de calculatoare au devenit absolut necesare în societatea actuală, permiţând accesul utilizatorilor la o mare diversitate de aplicaţii şi în mod implicit de informaţii, constituind, în acelaşi timp, un mediu rapid de comunicare. Principalele avantaje sunt:

• accesul la programele de la distanţă, prin care utilizatorul are la dispoziţie ultima versiune a produsului;

• accesul la bazele de date de la distanţă, pentru rezervări de locuri (la avion, tren, hotel etc.), operaţii bancare, ziare electronice etc.;

• comerţ electronic; • comunicarea prin poştă electronică, când informaţia transmisă poate fi reprezentată prin: text, sunet sau imagine animată;

• întâlnirile virtuale (videoconferinţe) pot fi utilizate pentru instruirea la distanţă, întrunirile grupelor de interes;

• jocuri interactive, ce aparţin domeniului de divertisment. Prin intermediul reţelelor de calculatoare se asigură:

• partajarea resurselor, fiecare utilizator poate avea acces la programe, date şi echipamente, indiferent de localizarea lor fizică, aceasta este şi raţiunea de a fi a sistemelor distribuite;

• fiabilitatea utilizării resurselor, prin posibilitatea de multiplicare a acestora; • reducerea preţului de cost (preţ de achiziţie şi întreţinere) prin utilizarea microcalculatoarelor, pentru care raportul preţ/performanţă este mai bun decât pentru minicalculatoare sau mainframe-uri.

În contextul sistemelor distribuite, calculatoarele dobândesc o nouă dimensiune prin posibilitatea de optimizare a utilizării resurselor şi simplificarea modului de lucru al utilizatorilor.


55..33 CCllaassiiffiiccaarreeaa rreeţţeelleelloorr ddee ccaallccuullaattooaarree

O primă clasificare a reţelelor de calculatoare se poate realiza făcând apel la criteriul distanţa dintre diferitele componente ale acesteia (în particular, dintre calculatoare). Astfel există: reţele locale (LAN - Local Area Network), reţele metropolitane (MAN -Metropolitan Area Network) şi reţele pe zone întinse (WAN - Wide Area Network). În cazul reţelelor locale, distanţa care separă două calculatoare nu depăşeşte câţiva kilometri, iar interconexiunea fizică se poate realiza prin diferite suporturi (cablu torsadat, coaxial sau fibră optică). Debitul se măsoară în Mbiti/sec. O reţea metropolitană reprezintă o reţea fiabilă având o mare viteză de transmisie. Ea cuprinde zone ale unei localităţi sau chiar întreaga localitate. O astfel de reţea asigură legătura către reţelele de tip WAN. Într-o reţea pe zonă întinsă, ce acoperă o ţară, un continent sau chiar mai multe continente, legătura dintre două staţii poate utiliza ca suport de comunicaţie reţeaua telefonică, undele radio sau sateliţii. O altă clasificare a reţelelor se poate face luând în considerare modul în care se asigură comunicaţia între diferitele noduri ale reţelei, adică după tipul subreţelei de comunicaţie. Reţeaua în care fiecare nod utilizator poate comunica la cerere cu oricare altul poartă numele de reţea cu comutare. Există două tipuri de comutare: comutarea de circuite şi comutarea logică (store and forward). Prin comutarea de circuite se stabileşte un canal ce este fizic rezervat şi disponibil pe întreaga durată a comunicaţiei. Într-o astfel de situaţie se apelează la: resursele necesare stabilirii apelului (independent de volumul informaţiei transmise) şi resursele necesare comunicării, ce determină ocuparea calculatoarelor din reţea şi a canalelor (direct proporţională cu durata apelului). Tehnica de comutare logică se poate regăsi în una din următoarele forme: comutarea de mesaje, comutarea de pachete şi comutarea de caractere. Prin comutarea de mesaje, fiecare mesaj este transmis de la un nod la altul în întregime, ca o entitate unică. Nodul de tranzit nu poate începe retransmisia mesajului înainte de recepţionarea lui în întregime. Acest mod de comutare nu poate asigura administrarea optimă a resurselor şi ca urmare a fost înlocuit prin comutarea de pachete.


Figura 5.2. Tipuri de subreţele de comunicaţie

Tehnica de comutare prin pachete apelează la fragmentarea mesajelor în unităţi de mărime mai mică (pachete), fiecare conţinând propria adresă ca şi informaţia necesară pentru rutare. Pentru a evalua costurile dintr-o reţea cu comutarea prin pachete se ţine seama de resursele ce se alocă unei sesiuni de comunicaţie, acestea fiind: resursele pentru stabilirea circuitului virtual şi cele pentru tratarea fiecărui pachet de informaţie (fiind direct proporţionale cu numărul pachetelor). În sistemele cu comutare prin pachete, fiecare pachet are posibilitatea de a fi condus către destinaţie în funcţie de un anumit algoritm de rutare. Există o variantă a acestei tehnici în care pachetul poate conţine caractere destinate diferiţilor utilizatori, apelându-se la noţiunea de pachet public. Pachetul public permite păstrarea unei mărimi prestabilite, compatibilă cu mediul de transmisie şi totodată reduce timpul de acces. În opoziţie cu reţelele cu comutare, există reţelele fără comutare, în care nodurile sunt interconectate prin canale specializate. Astfel, o cale dedicată poate lega două noduri, permiţând o transmisie punct-la-punct (fig.5.3).

Nod 1 Nod 2

Resursa de

transmisie

Figura 5.3. Legătura specializată punct-la-punct

Când mai multe calculatoare îşi partajează acelaşi canal de transmisie pentru a comunica, se spune că se utilizează o cale multipunct (fig.1.4). Partajarea resursei unice (a canalului de comunicaţie) între mai multe noduri se obţine datorită unui mecanism de rezolvare a conflictelor de acces. În general, ansamblul de calculatoare


ce-şi partajează un canal de cumunicaţie conţine o staţie care asigură controlul central.

Nod 3Nod 1 Nod 2

Nod central

Nod 4

Figura 5.4. Legătură specializată multipunct

Un alt criteriu pentru clasificarea reţelele de calculatoare îl constituie topologia acestora. Stabilirea clasei topologice are în vedere următoarele aspecte:

• tipul canalului de transmisie: punct-la-punct sau multipunct; • interconectarea nodurilor reţelei: simetrică / nesimetrică.

În figura 5.5 sunt reprezentate câteva topologii care se utilizează mai frecvent. În timp ce reţelele locale deţin de cele mai multe ori topologii simetrice, reţelele metropolitane sau cele pe zone întinse au topologii nesimetrice.

Figura 5.5. Grupe de topologii

55..44 SSiisstteemmuull ddee ooppeerraarree WWiinnddoowwss NNTT SSeevveerr 44..00

În reţelele de tip "client-server" (care sunt preponderente) există unul sau mai multe microcalculatoare dotate ca file-server sau network-server, pe care se rulează softwareul de reţea (sistemul de operare al reţelei - NOS). Pînă în prezent cele mai importante NOS-uri pentru LAN sunt:


• NetWare produs de firma Novell care ocupă o pondere importantă din piaţa mondială;

• 3PlusOpen produs de firma 3COM, care rulează sub sistemul de operare OS/2;

• Vines produs de firma Banyan System, care rulează sub controlul sistemului de operare UNIX;

• DECnet produs de firma DEC (Digital Equipament Corporation), care permite introducerea minicalculatorului VAX pe post de file-server într-o reţea de PC-uri;

• Windows NT Server 4.0 produs de corporaţia Microsoft, care în present a câstigat tot mai mult teren pe piaţa sistemelor de operare pentru reţele de calculatoare.

Într-o primă fază de dezvoltare a sistemelor client-server s-a impus pe piaţă utilizarea sistemului de operare NetWare, care are o arhitectură deschisă, performanţe excelente şi posibilităţi de standardizare. Ulterior, după lansarea de către firma MICROSOFT a sistemului WINDOWS NT SERVER 4.0, acesta a câştigat un segment important al utilizatorilor.

55..44..11 WWiinnddoowwss NNTT ccaarraacctteerriizzaarree ggeenneerraallăă

Acest sistem de operare a fost lansat în anul 1992 cunoscând, până în prezent, numeroase îmbunătăţiri incluse în versiunile apărute. Din punct de vedere arhitectural, se fundamentează pe un model care să-i permită, în timp, o îndepărtare progresivă de specificitatea hard a platformelor de implementare. Stratul inferior al sistemului (HAL-Hardware Abstraction Layer) este o bibliotecă DLL susceptibilă de a fi adaptată la mediu. Windows NT este un sistem de operare modern, propus pentru servere de reţea, cele care, a priori, vor purta viitoarele aplicaţii client/server. Vânzările de Windows NT pentru staţii de lucru sunt puţine în comparaţie cu celelalte versiuni, deoarece resursele de care trebuie să dispună un post de lucru pentru a funcţiona corect sunt impresionante în cazul NT. În schimb, orientarea firmelor către client/server este în favoarea sistemului de operare Windows NT ca server de talie medie ce aduce cu sine integrarea biroticii, poştei electronice şi a altor servicii importante. Windows NT ţine să se impună cu predilecţie în lumea UNIX unde are un avans considerabil prin preţul relativ accesibil şi gradul mare de portabilitate. UNIX şi Windows NT se aseamănă prin faptul că ambele sunt platforme pentru servere, sisteme de operare multitasking pe 32 de biţi. Windows NT este considerat mai uşor de administrat şi de setat în comparaţie cu UNIX, care porneşte cu un set criptic de comenzi “shell”. Avantajele majore ale lui NT sunt: integrarea sa cu calculatoarele de birou şi unicitatea implementării sale pe oricare tip de platformă, spre deosebire de UNIX care are variante pentru fiecare platformă hardware.


În cele ce urmeză se va face referire la versiunile 4.0 şi 5.0 ale sistemului de operare WINDOWS NT, care reprezintă un salt deosebit în domeniul sistemelor de operare pentru reţele de calculatoare prin caracteristicile sale. Acest sistem de operare este de tip centralizat, deoarece utilizează un calculator central numit server care pe lângă funcţiile pe care trebuie să le îndeplinească în mod normal, trebuie să gestioneze şi următoarele procese: accesul la dispozitivele de reţea partajate; rularea aplicaţiilor partajate; planificarea unităţii centrale de prelucrare pentru procesele din reţea; accesul de la distanţă şi securitatea datelor. Serverul furnizează servicii altor calculatoare conectate la el, care se numesc clienţi. Clientul unei reţele utilizează un sistem de operare destinat staţiilor de lucru care este mai puţin pretenţios decât sistemul de operare al serverului. Calculatoarele de tip client din cadrul unei reţele WINDOWS NT SERVER pot utiliza sisteme de operare cum sunt: MS-DOS, WINDOWS 95, WINDOWS 98, 2000, XP, WINDOWS NT WORKSTATION, UNIX, MICROSOFT WINDOWS 3.1., MACINTOSH OS şi OS/2. Dintre acestea cel mai recomandat este WINDOWS NT WORKSTATION. Principalele caracqteristici al sistemului de operare WINDOWS NT SERVER sunt:

� Portabilitatea - adică independenţa faţă de platforma hardware, ceea ce înseamnă că el poate fi instalat pe calculatoare având procesoare diverse cum sunt: INTEL 80486, PENTIUM, PENTIUM PRO, DEAC, ALPHA RISC, MIPS RISC, POWER PC.

� Execuţie multitasking - care presupune existenţa unui mod de operare datorită căruia un calculator pare că rulează mai multe programe în acelaşi timp. Fiecare program rulează o perioadă scurtă de timp, apoi esteîncărcat de procesor următorul program, astfel că intervalele de timp sunt atât de scurte încât avem impresia că toate programele se execută concomitent.

� Posibilitatea de a utiliza mai multe procesoare - astfel că WINDOWS NT SERVER poate fi instalat pe calculatoare cu cel mult 4 procesoare, iar WINDOWS NT WORKSTATION pe calculatoare cu maximum 2 procesoare.

� Execuţie multifilară - aceasta se realizează pe un calculator cu mai multe procesoare şi constă în faptul că o aplicaţie rulează simultan mai multe fire de execuţie.

� Utilizează sistemul RAID ( Redundant Array of Inexpresiv Disks) , care este un sistem redundant de discuri ieftine având drept efect o îmbunătăţire a toleranţei la erori a unităţilor de hard disc. În acest scop sistemul WINDOWS NT include suportul software necesar sistemului RAID pentru care impune utilizarea componentelor hardware SCSI şi unităţilor de hard discuri standard.

� Utilizează un sistem de fişiere special numit NTFS. Acesta este diferit de sistemele bazate pe tabele de alocare a fişierelor, având următoarele caracteristici:


� permite utilizarea numelor de fişiere şi dosare lungi de cel mult 255 caractere;

� generează automat nume scurte de fişiere şi dosare, compatibile cu sistemul MS-DOS;

� realizează corectarea datelor pe suport şi mutarea automată a lor dintr-un sector defect într-un sector bun, sectorul defect fiind scos din uz;

� dispune de un sistem de securitate integrat pentru stabilirea drepturilor de acces la dosare şi fişiere.

� Încorporează interfaţa din sistemul WINDOWS 95, 98 şi 2000, aceasta permiţând o căutare simplă şi rapidă a dosarelor şi fişierelor, precum şi iniţializarea şi administrarea de la distanţă a operaţiilor pe calculatoare care au instalat WINDOWS 98, 2000 sau XP, având în dotare sau nu un hard disc.

� Permite utilizarea serviciului de acces la distanţă prin RAS (Remote Access Service). Acest serviciu se efectuează prin „nod la distanţă“ pentru utilizatorii conectaţi la reţea prin linie telefonică şi prin „control de la distanţă“ atunci când utilizatorii au acces la aceleaşi resurse la care ar avea acces dacă s-ar conecta local. Serviciul RAS permite ca oricine deţine autorizaţie şi cod de acces să poată comunica de la un anumit calculator echipat cu modem cu un alt calculator situat la locul de muncă unde este angajat sau la domiciliul său.

� Include cea mai reuşită versiune a programului INTERNET EXPLORER, care este integrat total în sistemul de operare.

� Dispune de un centru integrat de transmitere a mesajelor MICROSOFT EXCHANGE, care adaptează poşta electronică din INTERNET şi MICROSOFT MAIL în vederea transmiterii şi recepţionării fişierelor cuprinse în mesaje, având în componenţă protocoale îmbunătăţite.

� Utilizează noua tehnologie Thelephony API pentru subsistemul de mesaje, aplicaţii pentru faxuri şi INTERNET EXPLORER.

� Poate funcţiona ca un server de nume DNS (Domain Name System). � Serverul de informaţii INTERNET poate administra serviciile WORD WIDE WEB, FTP şi GOPHER.

� Utilizatorii sistemului WINDOWS NT pot avea acces la serverele care funcţionează sub controlul sistemului NOVELL NETWARE 4.x.

� Sistemul de operare WINDOWS NT SERVER este un sistem flexibil, care poate fi utilizat în mai multe moduri: � pentru gestionarea unui simplu server de fişiere de date, unde clienţii îsi memorează datele centralizat;

� ca sistem de operare de baze de date, care este rulat ca un serviciu sub sistemul WINDOWS NT având rolul de a stoca datele şi a prelucra interogările lansate de clienţi;


� ca server de aplicaţii în două variante: fie în modul de servire a fişierelor aşa cum se lucrează în vechile sisteme de operare, fie în mod client/server real, în care operaţiile de prelucrare sunt împărţite între server şi client, astfel că fiecare este responsabil de porţiunea sa de aplicaţie.

Cerinţele minime de echipamente pentru o reţea gestionată sub Windows NT Server sunt:

� un calculator cu microprocesor INTEL 80486/66 sau mai puternic; � cel puţin 12 MB de memorie RAM, dar se recomandă 32 MB în vederea obţinerii unor performanţe acceptabile de către utilizatori;

� un hard disc având capacitate mai mare de 150 MB; � o unitate de CD-ROM; � un mouse; � o placă de reţea acceptată de lista de componente compatibile cu Windows NT;

� un monitor VGA sau mai bun; � opţional o unitate de discuri floppy de 3,5 inchi.

55..44..22 CCoonncceeppttee pprriivviinndd oorrggaanniizzaarreeaa uunneeii rreeţţeellee ssuubb

WWiinnddoowwss NNTT SSeerrvveerr 44..00

Sistemul de operare WINDOWS NT SERVER este un sistem de tip centralizat, formând o arhitectură client/server. În această arhitectură serverul trebuie să dispună de programe speciale care să permită accesul la distanţă, să execute rularea aplicaţiilor partajate, să asigure: securitatea datelor şi a programelor, servicii complete pentru operaţii cu fişiere, gestionarea accesul la dispozitivele partajate din reţea, etc.

Într-o astfel de reţea clientul poate folosi un sistem de operare destinat staţiilor de lucru aşa cum s-a specificat în paragraful anterior. Structura unei reţele de calculatoare administrată sub controlul sistemului de operare Windows NT Server 4.0 are la bază conceptele de domeniu (domain) şi de relaţie de încredere (trust relationship). Ca urmare, unitatea de bază a unei astfel de reţele este domeniul.

Prin domeniu înţelegem un grup de calculatoare electronice care folosesc în comun aceeaşi bază de date ce memorează conturile utilizatorilor şi care au aceeaşi strategie de securitate a datelor şi programelor. În componenţa unui domeniu intră următoarele tipuri de calculatoare:

� unul sau mai multe servere; � un calculator care are funcţia de controller primar de domeniu;


� unul sau mai multe calculatoare având funcţia de controller de siguranţă al domeniului;

� unul sau mai multe calculatoare pe post de staţii de lucru (WS).

Figura 5.11. Elementele componente ale unui domeniu.

Putem afirma că un domeniu este un “grup de lucru” care include un server. Controllerul primar al domeniului este cel mai important calculator al domeniului, deoarece el impune politica de securitate a datelor şi programelor şi este principalul depozitar al bazei de date în care sunt memorate conturile utilizatorilor. Controllerul de siguranţă al domeniului este un calculator care face parte din domeniul respectiv, destinat să conţină o copie de siguranţă a bazei de date ce are memorate conturile utilizatorilor. Acesta va fi utilizat atunci când apar erori în controllerul primar. Într-o reţea gestionată sub Windows NT Serever, există unul sau mai multe domenii interconectate, iar serverele nu au funcţia de controllere de domeniu. Avantajul principal al reţelelor organizate pe domenii constă în faptul că toate modificările se fac prin controllerul primar de domeniu şi sunt implementate automat în întregul domeniu.


În activitatea practică din unităţile economice şi sociale între domeniile definite de administratorii de reţele se stabilesc o serie de legături prin care utilizatorii dintr-un domeniu apelează la una sau mai multe resurse dintr-un alt domeniu. Reglementarea acestor necesităţi se efectuează pe baza relaţiilor de încredere. Astfel, dacă avem două domenii A şi B atunci o relaţie de încredere dă posibilitatea administratorului domeniului B să acorde drepturi şi permisiuni pentru utilizatorii din domeniul A, pentru ca aceştia să aibă acces la una, mai multe, sau la toate resursele domeniului B. Domeniul B este domeniul care acordă încredere domeniului A, iar domeniul A este domeniul căruia i s-a acordat încrederea Relaţiile de încredere dintre domenii pot fi:

� Unidirecţionale, în care B acordă încredere lui A, iar A este domeniul căruia i s-a acordat încredere.

Figura 5.12. Relaţii unidirecţionale între domenii

� Bidirecţionale, în care A acordă încredere lui B, B este domeniul căruia i s-a acordat încrederea, iar apoi B acordă încredere lui A, A fiind domeniul căruia i s-a acordat încrederea.

Figura 5.13. Relaţii bidirecţionale intre domenii

Relaţiile de încredere bidirecţionale au avantajul că pentru un anumit utilizator se creează un singur cont, care va fi recunoscut de toate domeniile reţelei între care există aceste relaţii. Fiecare relaţie de încredere trebuie creată în mod separat de către administratorul de reţea cu ajutorul programului utilitar USER MANAGER FOR DOMAINS. Relaţiile de încredere între domenii pot avea următoarele modele: A. Modelul de relaţii de încredere cu domeniu unic, care se caracterizează prin faptul că toate serverele şi toţi clienţii fac parte din acelaşi domeniu. El se recomandă atunci când avem reţele mici, cu număr mic de utilizatori, permiţând o administrare simplă şi centralizată a conturilor utilizatorilor.


B. Modelul de relaţii de încredere cu domeniul principal unic, în care există un domeniu principal A şi mai multe domenii secundare B,C,D etc. care acordă relaţii de încredere aceluiaşi domeniu principal A, unde are loc gestionarea centralizată a conturilor utilizatorilor. Schematic, acest lucru apare ca în figura 5.14.

Figura. 5.14. Relaţii de încredere cu domeniul principal unic.

C. Modelul de relaţii de încredere cu domenii principale multiple, care se caracterizează prin faptul că există două sau mai multe domenii principale care au legătură cu diverse domenii secundare, aşa cum rezultă din figura de mai jos.

Figura 5.15. Relaţii de încredere cu domenii principale multiple.

Acest model are avantajul că se realizează o gestiune centralizată a utilizatorilor, dar în acelaşi timp creşte complexitatea relaţiilor de încredere deoarece grupurile locale şi globale se definesc de mai multe ori. D. Modelul de domenii principale multiple având relaţii de încredere totală. Acesta presupune ca fiecare domeniu să acorde încredere tuturor celorlalte domenii, iar contul utilizatorilor va fi creat în domeniul în care aceştia se vor conecta în mod prestabilit. Schematic, aceste relaţii apar ca în figura 5.16.


Figura 5.16. Relaţii de încredere totală.

Domeniul în care se află contul utilizatorului se numeşte “domeniul gazdă”. Domeniile secundare C,D,E au ca responsabilităţi gestionarea utilizatorilor proprii şi a grupurilor globale, iar aceşti utilizatori au acces în toată reţeaua.

55..44..33 PPaarrttaajjaarreeaa ddoossaarreelloorr şşii ffiişşiieerreelloorr îînn

ssiisstteemmuull ddee ooppeerraarree WWiinnddoowwss NNTT

Pentru explicarea acestei operaţii este necesar ca în prealabil să se lămurească problemele referitoare la categoriile de utilizatori dintr-o reţea gestionată sub controlul sistemului de operare WINDOWS NT. Astfel, vom distinge următoarele categorii (grupuri) de utilizatori: ��Administratorul de reţea (administrators), care reprezintă una sau mai multe persoane ce se ocupă de configurarea file-serverului şi a tuturor staţiilor de lucru precum şi de controlul accesului la majoritatea resurselor acestora. El stabileste drepturile de acces pentru toate celelalte categorii de utilizatori precum şi toate conditiile de functionare ale retelei respective. �� Utilizatorii puternici (Power Users), sunt o categorie speciala de utilizatori care au acces limitat la conturile utilizatorilor, dar au drepturi de acces pentru folosirea in comun a dosarelor din retea, a imprimantelor şi sa creeze grupuri de programe. �� Utilizatorii obişnuiţi (users), sunt cei care execută aplicaţii diverse sub controlul sistemului de operare în reţea, creează, actualizează, tipăresc şi salvează fişiere, etc. �� Operatorii de reţea sunt cei care se ocupă de supravegherea funcţionării reţelei, de colectarea datelor despre folosirea reţelei, duplicarea fişierelor în sistem şi crearea unor copii de siguranţa, salvarea şi recuperarea dosarelor şi fisierelor, etc. Ei au acces la fişierele staţiilor de lucru. Operaţia de utilizare în comun a dosarelor şi fişierelor se numeşte partajare. Partajarea se poate realiza pentru dosare şi pentru fişiere. a) Partajarea dosarelor. Sistemul WINDOWS NT creează în mod automat la instalare un dosar numit WIN NT, pe care-l considera partajat şi la care vor avea acces utilizatorii din grupul “administrator”, “utilizatori puternici” şi “operatori de reţea”. Se poate însă acordă şi altor dosare atributul


de “partajat”, astfel ca acestea vor putea fi consultate şi folosite şi de alte categorii de utilizatori. Fişierele memorate într-un dosar partajat sunt implicit şi ele partajate. Pentru a marca un dosar ca fiind partajat, se va deschide o sesiune de lucru ca membru al grupului “administrator” sau “utilizator puternici”, după care se vor parcurge următorii paşi: � se apelează programul WINDOWS NT EXPLORER; � se va selecta dosarul pe care dorim sa-l utilizăm în comun; � se apelează apoi FILE��PROPERTIES , apărând o casetă de dialog; � în caseta de dialog se alege eticheta “SHARING”, iar apoi opţiunea “SHARED AS”;

� se completează casetele de text astfel: � SHARE NAME: numele dosarului partajat (în mod implicit este numele dosarului selectat anterior);

� USER LIMIT: numărul de utilizatori care se pot conecta la dosarul respectiv la un moment dat.

� În această casetă se poate selecta “maximum allowed” dacă nu se doreşte stabilirea unui număr limită de utilizatori şi “allow” dacă se doreşte ca numărul utilizatorilor să fie limitat.

� se va selecta OK pentru finalizarea operaţiilor anterioare, iar ca rezultat va apărea o pictogramă cu mâna întinsă lîngă dosarul selectat în fereastra “EXPLORER’.

Proprietăţile de partajare a unui dosar pot fi modificate astfel: � se intră în sesiune de lucru ca “administrator” sau “utilizator puternic”; � se lansează în execuţie programul WINDOWS NT EXPLORER, iar în panoul din stânga se va selecta dosarul partajat asupra căruia dorim sa acţionăm pentru a-i modifica proprietăţile;

� se apelează FILE�PROPRTIES care afişează o casetă de dialog; � se alege eticheta “SHARING” şi se modifică proprietăţile de partajare pentru dosarul selectat astfel: � În caseta “COMMENT” se introduce o nouă descriere sau se înlocuieşte cea existentă;

� În caseta “USER LIMIT” se modifică numărul de utilizatori care au acces la dosarul selectat;

� Se activează butonul “New Share” pentru a atribui un alt nume dosarului, un nou comentariu şi o limită a numărului de utilizatori, iar apoi acţionarea pe OK finalizează operaţiile. În caseta de dialog “PROPERTIES” se acţionează butonul OK pentru a închide caseta şi a termina operaţiile de modificare a proprietăţilor.

Pe parcursul unei sesiuni de lucru un anumit utilizator cu drepturi acordate în acest scop poate întrerupe partajarea unui dosar sau fişier astfel:


� se va selecta dosarul sau fişierul partajat; � se activează FILE��PROPERTIES; � din caseta de dialog se selectează “Sharing”, apoi opţiunea “NOT SHARED”; � se acţionează butonul OK şi operaţia este terminată. Dacă în timpul executării operaţiei de întrerupere a partajării există utilizatori care lucrează cu acel dosar sau fişier, atunci ei vor pierde date. b) Partajarea fişierelor. În aplicaţiile practice apar situaţii în care mai multi utilizatori trebuie să consulte acelaşi fişier sau mai multe fişiere. Pentru rezolvarea acestei probleme sistemul WINDOWS NT utilizează anumite marcatoare numite atribute, care oferă informaţii despre fişiere. Un fişier are următoarele atribute: � Read-only, utilizat pentru a permite numai citirea sau afişarea conţinutului fişierului respectiv;

� System, pentru a specifica anumite fişiere speciale pe care WINDOWS NT le utilizează pentru a funcţiona.

� Arhive, marchează un fişier de tip arhivă pentru obţinerea unei copii de siguranţă. � Hidden - efectuează ascunderea unui fişier pentru a nu apărea afişat într-un dosar. � Compressed care specifică fişierele pe care programul Windows le-a compactat, pentru a ocupa mai puţin spaţiu pe disc.

Pentru a realiza operaţia de partajare a fişierelor se procedează astfel: � se apelează WINDOWS NT EXPLORER; � se va selecta fişierul pe care dorim să-l partajăm; � se activează FILE��PROPERTIES, apărând pe ecran caseta de dialog cu proprietăţile fişierului respectiv;

� în caseta “ATTRIBUTES’ se va selecta “read-only” pentru a nu permite altor utilizatori să modifice fişierul, iar pentru a nu permite altora sa vadă fişierul se va selecta “hidden”;

� la terminarea operaţiilor se va selecta OK, care închide caseta de dialog şi execută modificările efectuate.

În ceea ce priveşte drepturile de acces la fişiere şi dosare în sistemul de operare WINDOWS NT, acestea se pot acorda grupurilor de utilizatori şi utilizatorilor individuali. Acordarea drepturilor sau retragerea lor după caz permite realizarea unei protecţii sigure a datelor memorate în fişier şi a fişierelor grupate în dosare. Drepturile individuale pentru fişiere sunt:

R – citire; W – scriere; X – execuţie;


D – ştergere; P – modificarea permisiunilor; O – schimbarea proprietarului.

Există o listă standard pentru drepturile de acces la fişier în WINDOWS NT, aşa cum rezultă din următorul tabel:

Tabelul 5.1 Drepturile standard de acces la fişiere

Simboluri Dreptul de acces Operaţiile executate

(spaţiu) nici un drept Se interzice accesul utilizatorilor la fişier

RX Citire si execuţie Utilizatorii pot citi sau vizualiza datele din fişier, iar dacă fişierul este de tip program executabil, îl pot lansa în execuţie

RWXD modificare Utilizatorii pot afişa datele din fişier, pot modifica datele din fişier, pot şterge fişierul, pot lansa în execuţie un program în format executabil

ALL control total Utilizatorii pot afişa datele din fişier, pot şterge fişierul, pot lansa în execuţie fişierul dacă este de tip program executabil, pot modifica drepturile de acces asupra fişierului respectiv şi de asemenea pot retrage dreptul de proprietar asupra lui

Setarea drepturilor de acces la fişiere se efectuează astfel: � se lansează în execuţie programul WINDOWS NT EXPLORER; � se selectează fişierele în panoul din dreapta; � se activează FILE��PROPERTIES şi se alege apoi eticheta „SECURITY“; � se activează butonul „PERMISSION“ şi apare caseta de dialog „File

Permission“;

� în caseta „NAME“ se va selecta utilizatorul sau grupul de utilizatori pentru care se acordă drepturi de acces;

� în casteta „TYPE OF ACCESS“ se va selecta dreptul de acces care se va acorda. Dacă se doreşte anularea unui drept de acces, atunci în dreptul lui se execută clic pe butonul REMOVE. Dacă se anulează toate drepturile atunci numai administratorul de reţea va avea acces la fişierul respectiv;

� se execută clic pe OK pentru a închide caseta de dialog. � În ceea ce priveşte dosarele, drepturile de acces standard sunt prezentate în următorul tabel:

Tabelul 5.2. Drepturile standard de acces la dosare

Simboluri Dreptul de acces Operaţiile executate

spaţiu nu există Se interzice accesul utilizatorilor la dosar sau la conţinutul acestuia.

RX citire şi Utilizatorii pot : afisa numele dosarelor listare si subdosarelor, afisa si schimba numele subdosarelor, dar nu au acces la fisierele dosare.


WX adăugare Utilizatorii pot adăuga fisiere si subdosare într-un dosar, dar nu au acces la fisierele din dosarul respectiv.

RWX adăugare şi citire Utilizatorii pot : afisa numele fisierelor si a subdosarelor, schimba numele subdosarelor, afisa datele din fisierele din dosar, adăuga fisiere si subdosare unui dosar, executa programe.

RWXD modificare Utilizatorii pot : afisa numele fisierelor si a subdosarelor, schimba numele subdosarelor, afisa datele din fisierele din dosar, adăuga fisiere si subdosare unui dosar, modifica fisiere din dosar, sterge dosarul si fisierele conţinute de el, executa programe.

ALL control total Utilizatorii pot: afisa numele fisierelor si a subdosarelor, schimba numele subdosarelor, afisa datele din fisierele din dosar, adăuga fisiere si subdosare unui dosar, modifica fisiere din dosar, sterge dosarul si fisierele conţinute de el, executa programe, schimba drepturile de acces si prelua dreptul de proprietate asupra

dosarului şi asupra fisierelor conţinute de acesta.

Stabilirea drepturilor de acces la unul sau mai multe dosare se realizează astfel: � se lansează programul WINDOWS NT EXPLORER; � se selectează dosarul sau dosarele pentru care se modifică drepturile de acces; � se activează FILE��PROPERTIES si apare caseta de dialog „PROPERTIES“;

� se va selecta eticheta „SECURITY“ si apoi butonul „PERMISSION“ care determină apariţia pe ecran a casetei de dialog „DIRECTORY PERMISSION“

� se va selecta una sau amândouă opţiunile de validare din casetele următoare: „Replace Permission on Subdirectories“ care va extinde dreptul de acces selectat la toate subdosarele conţinute, sau „Replace Permission on Existing Files“ care va acorda dreptul de acces selectat asupra dosarului si a fisierelor conţinute de acesta.

� se selectează utilizatorul sau grupul de utilizatori din caseta „NAME“ si se alege dreptul de acces din caseta „TYPE OF ACCESS“;

� se activează OK pentru terminarea operaţiilor si închiderea casetei de dialog. La acordarea drepturilor de acces în WINDOWS NT trebuie să avem în vedere în mod obligatoriu următoarele aspecte:


� Se pot stabili drepturi de acces numai pentru discuri formatate în sistemul de fişiere WINDOWS NT (WINDOWS NT File System-NTFS).

� Fişierele şi subdosarele moştenesc aceleaşi drepturi ca şi dosarul părinte. � Utilizatorul care a creat un fişier sau un dosar este proprietarul lui, ca urmare poate să modifice drepturile de acces la acesta.

� Utilizatorul „administrator“ poate anula drepturile de proprietate asupra unui fişier sau dosar si apoi să acorde drepturi de acces asupra acelui fisier sau dosar.

� Un anumit utilizator nu poate avea acces la dosare, fişiere, imprimante sau ClipBook decât dacă are acordate drepturi de acces la acestea sau aparţine unui grup de utilizatori care are drepturile respective.

55..44..44 CCoonnttrroolluull eevveenniimmeenntteelloorr ddiinn rreeţţeeaa

În timpul funcţionării unei reţele de calculatoare sub controlul sistemului WINDOWS NT există posibilitatea monitorizării activităţilor respective prin înregistrarea erorilor şi a altor probleme apărute în sesiuni de evenimente, cu ajutorul programului special EVENT VIEWER. Acest program oferă posibilitatea de a consulta informaţii privind: descrierea evenimentelor, numele calculatorului pe care au apărut, numărul de identificare al evenimentului, programul sau componenta din sistem care a generat acel eveniment, numele utilizatorului conectat la reţea în momentul apariţiei evenimentului. Se pot iniţia trei sesiuni cu ajutorul programului EVENT VIEWER, şi anume: SYSTEM, SECURITY şi APPLICATION. Sesiunea SYSTEM permite înregistrarea evenimentelor legate de componentele hard ale reţelei şi de programe driver. Sesiunea SECURITY permite înregistrarea evenimentelor legate de încercările de încălcare a securităţii reţelei (acces neautorizat prin încercări repetate de conectare la reţea). Sesiunea APPLICATION înregistrează evenimentele rezultate din exploatarea aplicaţiilor (erori în fişiere, în programe, căutări neautorizate, etc.). Lansarea în execuţie a programului EVENT VIEWER se realizează prin selectarea opţiunilor: START�� PROGRAMS �� ADMINISTRATOR �� TOOLS �� EVENT VIEWER ca urmare apare fereastra EVENT VIEWER SYSTEM LOG După această operaţie, pentru a vizualiza o sesiune de evenimente se procedează astfel:

� se deschide meniul LOG; � se va selecta una din opţiunile: SYSTEM, SECURITY sau APPLICATION; � se va selecta VIEW, OLDEST FIRST sau VIEW, NEWEST FIRST pentru afisarea evenimentelor sesiunii într-o anumita ordine în funcţie de data calendaristică (în mod implicit se vor afisa evenimentele cele mai recente);

� cu VIEW �� REFRESH se actualizează evenimentele din cele trei sesiuni;


� terminarea operaţiilor cu EVENT VIEWER se realizează cu LOG �� EXIT. Dacă se doreşte căutarea numai a anumitor evenimente, sau numai anumite caracteristici, atunci se va proceda astfel:

� se deschide meniul LOG; � se va selecta SYSTEM, SECURITY sau APPLICATION; � se vor selecta VIEW��FILTER EVENS şi apare o casetă de dialog; � în această casetă se va selecta FIRST EVENT în zona VIEW FORM pentru a afişa evenimentele începând cu cel mai vechi (primul), sau se va selecta EVENTS ON pentru afişarea evenimentelor după o anumită dată sau oră precizate de utilizator în casetele de text;

� se va selecta LAST EVENT din zona VIEW THROUGH pentru afişarea evenimentelor începând cu cel mai recent din sistem;

� cu opţiunea TYPES se vor deselecta evenimentele care nu se doresc a fi afisate (implicit, toate evenimentele sunt selectate); în zona SOURCE se va selecta tipul de program pe care dorim să-l folosim pentru afişarea evenimentelor;

� în zona CATEGORY se va alege numai o categorie pentru afişare; � se execută clic pe OK pentru încheierea operaţiei de filtrare a evenimentelor în fereastra activă.

Dacă se doreşte căutarea unui anumit eveniment se procedează astfel: � se lansează EVENT VIEWER şi se va selecta sesiunea pe care dorim să o afişăm;

� se va selecta VIEW��FIND şi apare caseta de dialog FIND; � în zona TYPES se execută clic pe casetele de validare corespunzătoare; � în zonele SOURCE şi CATEGORY se vor selecta numai informaţiile dorite; � se vor selecta FIND NEXT la terminarea operaţiilor de selectare, moment în care se închide caseta de dialog şi pe ecran apar afişate evenimentele care îndeplinesc criteriile de căutare specificate;

� cu tasta F3 se trece la următorul eveniment care îndeplineşte criteriile. Sistemul WINDOWS NT oferă posibilitatea de a afişa şi detaliile legate de un anumit eveniment prin parcurgerea următoarei secvenţe de operaţii:

� fiind în sesiune EVENT VIEWER se va selecta evenimentul despre care dorim detalii;

� se va selecta VIEW��DETAIL şi apare o casetă de dialog cu informaţiile despre evenimentul selectat.

CAPITOLUL 6

66 RREEŢŢEEAAUUAA IINNTTEERRNNEETT

REŢEAUA INTERNET


66..11 PPrreezzeennttaarreeaa ggeenneerraallăă aa rreeţţeelleeii IInntteerrnneett

Într-un context economic în care competiţia joacă un rol esenţial, în care firmele încearcă să se redescopere, fuziunea dintre domeniile informaticii, managementului, telecomunicaţiilor, publicisticii şi divertismentului, precum şi extinderea universală a Internetului şi a altor componente ale comerţului elentronic prezintă avantaje strategice şi ameninţări pentru orice firmă. Totuşi, multe firme fac eforturi financiare mari pentru a investi în tehnologia informaţională, căutând să aleagă varianta optimă din multitudinea de soluţii tehnice şi economice existente în prezent. În acelaşi timp, managerii trebuie să aibă în vedere modul în care infrastructura informaţională a firmei se intersectează cu infrastructurile publice şi cu cele specifice noii industrii - cea a Internetului şi a comerţului electronic.

În general, se poate afirma că o tehnologie a ajuns la vârsta maturităţii în momentul în care „ea nu se mai vede”; altfel spus, atunci când apelăm la serviciile oferite de tehnologia respectivă, fără să ne mai gândim la ea. În acest context, de câţiva ani buni, Internetul a intrat pe un alt făgaş: îşi pierde din ce în ce mai mult aura de „noutate tehnologică” şi trece din situaţia de „scop în sine” la cea de suport pentru alte activităţi.

Conform definiţiei Merriam-Webster, Internetul este "o reţea de comunicaţie electronică în care sunt conectate reţele de calculatoare şi utilităţi de calcul din întreaga lume". Iar în "The American Heritage Dictionary of the English Language, Fourth Edition" găsim o definiţie ceva mai specifică: "un sistem interconectat de reţele care conectează calculatoare din întreaga lume folosind protocolul TCP/IP".

În continuare, prezentăm sintetic câteva repere care ilustrează efortul depus pentru realizarea “miracolului” Internet. În 1969 a luat naştere ARPAnet în urma unui proiect lansat de Advanced Research Project Agency. Reţeaua cuprindea, la acea dată, patru comutatoare de pachete realizate cu minicalculatoare Honeywell 516, situate în: University of California Los Angeles, Stanford Research Institute, University of California at Santa Barbara şi University of Utah. Ben Barker, un proaspăt absolvent la Harvard, a lucrat la proiectul transformării minicalculatorului Honeywell într-un comutator de mesaje. Scopul declarat al reţelei era accesul la distanţă, deci posibilitatea de a se conecta la un calculator distant şi de a-i folosi resursele.

Prima demonstraţie publică a reţelei ARPA are loc în 1972 la International Conference on Computers, în Washington, D.C. – unde apare ideea unei reţele globale de calculatoare. Primul pas spre globalizarea inter-reţelei Internet este făcut în 1973 când ARPAnet devine o reţea internaţională prin legăturile realizate cu Anglia şi Norvegia.

Reţeaua capătă o nouă înfăţişare abia în 1977 când Universitatea din Wisconsin adaugă reţelei serviciul e-mail ; puţin mai târziu, în 1979, intră în funcţiune Usenet, o reţea virtuală de ştiri grefată pe Internet. Aceste servicii, de larg interes nu numai pentru specialiştii în sisteme de calcul, au lărgit considerabil aria de utilizare şi au dat o nouă orientare în dezvoltarea reţelei.

Adevăratul moment al naşterii Internetului poate fi considerat înlocuirea, în 1983, a protocolului NCP (Network Control Protocol) folosit de ARPAnet cu TCP/IP, adaptat interconectării unor reţele diferite. Aceasta a creat premisele pentru “saltul” de la interconectarea unor calculatoare autonome la interconectarea de sub-reţele, fie ele reţele locale (LAN – Local Area Networks) sau reţele pe o arie largă (WAN – Wide Area Networks).

Tot în 1983, ARPanet este divizată în două reţele : reţeaua militară Milnet şi reţeaua ARPAnet, care şi-a reluat rolul iniţial de reţea experimentală pentru cercetare şi învăţământ. În paralel cu ARPAnet se dezvoltă şi alte reţele de comutare de pachete : CSNET (Computer&Service Network) şi BITNET (Because it’s Time Network. Ulterior, efectele celor două reţele s-au contopit, producând CREN (Corporation for Research and Education Networking).

În 1987, National Science Foundation lansează un program de instalare a unor centre de Supercalculatoare şi a reţelei de mare viteză NSFnet. În aceste condiţii, se pun bazele unor reţele „regionale” care permit conectarea diverselor organizaţii la “coloana vertebrală” NSFnet. La puţin timp după aceasta, în 1990 se înfiinţează compania Advanced Network &Servives – ANS, care furnizează servicii pentru NSFnet; concomitant, mai apar şi alte companii furnizoare de servicii.

Reţeaua Internet 239

De asemenea, se pun bazele unei infrastructuri de reţele rapide pentru SUA, National Research and Education Network (NREN). Ea este susţinută de programul guvernamental pentru următoarea generaţie de reţele destinate comunităţilor de cercetare şi educaţie.

Tot în această perioadă apar reţele pentru uz comercial: AlterNet, PSInet etc.; în 1991, mai multe orgnizaţii, implicate în furnizarea de reţele pentru utilizare comercială, anunţă soluţia de interconectare a acestora prin ocolirea NSFnet, a cărui politică oficială restrângea utilizarea reţelei doar la gama activităţilor non-profit (Acceptable Use Plolicy –AUP). Soluţia consta în legarea reţelelor comerciale prin rutere de mare viteză (Commercial Internet Exchange –CIX); utilizatorii reţelelor conectate prin CIX puteau realiza: dezvoltarea unor programe în cooperare, asigurarea suportului tehnic pentru clienţi (inclusiv administrarea şi gestiunea de la distanţă a sistemelor clienţilor), arhivarea fişierelor, poştă şi transfer de fişiere relative la produse livrate, calcul distribuit etc. În toate aceste activităţi, ei nu erau constrânşi de respectarea regulilor NSFnet AUP.

Evoluţia Internet este marcată în continuare de adăugarea unor servicii de informare Gopher în 1991, serviciul Workd Wide Web (WWW) în 1992, iar în 1993 Casa Albă deschide o cutie poştaşă Internet. În acelaşi timp, nici preocupările privind modernizarea reţelei nu sunt uitate, astfel încât în 1994 are loc lansarea noului protocol IP6 sau Ipng (next generation) capabil să realizeze transmisii de date, voci, imagini şi să asigure securitatea utilizatorilor.

Din aprilie 1995, guvernul federal american a întrerupt susţinerea financiară a Internet-ului, orientând fondurile prin NSF (National Sciences Foundation) către o reţea experimentală denumită VBNS (Very High – Speed Backbone Network Services). Obiectivul principal al acesteia era verificarea şi punerea la punct a unor tehnologii noi în domeniul informaţiilor, ca de exemplu packet flows – fluxuri de pachete.

Adesea se face confuzia între Internet şi o altă noţiune foarte cunoscută şi utilizată: World-Wide Web. Pentru a o defini vom apela din nou la dicţionarul Merriam-Webster: "o parte a Internet-ului proiectată astfel încât să permită o navigare mai uşoară prin reţea folosind interfeţe grafice pentru utilizatori şi legături hypertext între diferite adrese." Tim Berners-Lee, considerat de mulţi ca inventatorul World-Wide Web-ului, dă o definiţie personală: "Web-ul este un univers de informaţie accesibilă prin reţea". O destul de mare răspândire o are şi termenul "cyberspace" care este, conform searchWebServices.com, "interconectarea totală a fiinţelor umane prin intermediul calculatoarelor, fără a ţine cont de geografia fizică". Unii sunt de părere că "vinovatul" pentru inventarea şi popularizarea termenului este William Gibson care l-a folosit în romanul său "Neuromancer" pe care l-a publicat în 1984.

Acest număr foarte mare - şi în continuă creştere - de reţele de calculatoare cooperează pentru a realiza schimburi de date. Pentru aceasta se folosesc protocoale standard şi cele mai diverse tehnologii de comunicaţie, de la fire telefonice la fibre optice şi legături prin sateliţi. Astfel, utilizatorii Internet-ului pot partaja informaţiile într-o mare varietate de forme. Datorită dimensiunii, întinderii şi concepţiei sale, Internet-ul le permite utilizatorilor să se conecteze cu uşurinţă folosind calculatoare personale, să facă schimb de mesaje între ei, să publice informaţii care să fie accesibile tuturor, să aibă acces la informaţii multimedia şi multe altele.

O altă proprietate remarcabilă a Internet-ului este aceea că nu există o autoritate centrală, adică nu există nici o organizaţie care să exercite controlul total. Desigur, există numeroase comitete care lucrează la elaborarea standardelor şi politicilor, dar Internet-ul se supune unui număr redus de reguli.

Spre deosebire de marea majoritate a reţelelor de calculatoare, Internet-ul constă din multe sisteme care au fost dezvoltate independent. Câteva dintre cele mai importante şi mai cunoscute dintre aceste sisteme sunt:

E-mail - pentru schimbul de mesaje de poştă electronică.

Grupuri de ştiri USENET pentru a publica şi a răspunde la mesaje publice "bulletin board".

File Transfer Protocol (FTP) - un sistem pentru transferul fişierelor de date.

Gopher - o metodă de căutare pentru diferite resurse Internet în format text (folosit tot mai rar).

TELNET - o metodă de conectare direct la calculatoarele din Internet.

CU-SeeMe - un sistem de videoconferinţe care permite utilizatorilor să transmită şi să recepţioneze simultan, peste Internet, imagine şi sunet.


World Wide Web.

În prezent, reţeaua Internet este folosită din ce în ce mai mult în scopuri comerciale ; această utilizare este indicată pentru firme mici, care nu îşi pot permite realizarea unei reţele proprii. Această tendinţă are însă şi efecte negative deoarece multe universităţi, centre de cercetare sau chiar ţări cu anumite dificultăţi economice se lovesc de prohibitivitatea preţurilor serviciilor Internet şi vor fi nevoite să renunţe la conectare.

Totuşi, în condiţiile în care Internetul este considerat de majoritatea utilizatorilor drept principala sursă de informare (înaintea posturilor de radio/televiziune şi a presei), se poate prevedea o supremaţie totală a Internetului în rândul mediilor de comunicare într-un viitor nu prea îndepărtat.

66..11..11 CCoonncceeppttee ffuunnddaammeennttaallee aassoocciiaattee rreeţţeelleelloorr ddee ccaallccuullaattooaarree:: IInnttrraanneett,, EExxttrraanneett

Ideea conceperii unor reţele de lucru locale prin cuplarea mai multor calculatoare a fost iniţiată în anul 1970 de specialiştii firmei Xerox (Metcalfe şi Blogs) şi a devenit publică abia în anul 1976 sub numele de “Ethernet”. A fost necesar încă un deceniu până la materializarea acesteia în realitate comercială, primul standard fiind definit în 1982, în urma cooperării firmelor Xerox, Digital Equipment şi Intel. Codificarea finală a fost stabilită în 1983 de IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers).

În perioada actuală, conceptul de LAN (Local Area Network) se referă la o reţea de calculatoare eterogene, simetrice, interconectate în interiorul unei arii locale, ce permite unei firme/organizaţii să beneficieze de un sistem de comunicare performant cu proprii angajaţi. O soluţie în realizarea unui astfel de sistem de comunicare, o reprezintă reţeaua Internet cu posibilităţi de localizare prin reţele de tip Intranet sau Extranet.

Un Intranet este, deci, o reţea construită în interiorul unei firme/organizaţii ce utilizează tehnologiile şi infrastructurile Internet pentru a permite unui grup de utilizatori să găsească, să utilizeze şi să partajeze documente şi pagini Web. Un astfel de sistem integrat în structura unei firme/organizaţii poate deveni instrumentul principal prin care angajaţii pot vehicula diferitele documente de lucru, pot coopera în diseminarea unor informaţii, pot afla noutăţi legate de activitatea propriei organizaţii, pot fi instruiţi sau pot colabora în activităţi de proiectare.

Un sistem de tip Intranet are, de obicei, acces la reţeaua Internet, prin intermediul căreia se poate asigura comunicarea cu restul lumii. În cazul unor procese de producţie specifice, se poate opta pentru cuplarea a două sau mai multe reţele de tip Intranet, în afara reţelei publice, cu scopul de a crea o zonă unică de lucru, accesibilă accesului anumitor utilizatori sau pentru a lega grupuri de lucru aflate la distanţă. Un astfel de sistem este numit Extranet. La adoptarea unui sistem de tip Extranet, firmele/organizaţiile implicate trebuie să-şi armonizeze procedurile astfel încât metodele de lucru să fie aceleaşi pentru toţi utilizatorii. Diferenţele esenţiale între Internet, Intranet şi Extranet sunt localizate la nivelul drepturilor de acces şi vizează modul de partajare a informaţiilor.

La baza oricărei tehnologii Intranet stă platforma server utilizată pentru configurarea reţelei locale. Platforma server cuprinde o serie de componente software pentru furnizarea de servicii specifice utilizatorilor Intranet. Componentele server majore sunt: World Wide Web, serverele de baze de date, serverele de comunicaţii, serverele de căutare, serverele pentru servicii comerciale, serverele pentru comerţul electonic, serverele multimedia şi serverele proxy.

Componenta software esenţială care stă la baza tehnologiei Intranet este software-ul destinat serverului Web ce permite accesul la informaţiile firmei/organizaţiei prin facilitarea publicării informaţiilor, execuţiei aplicaţiilor şi regăsirii datelor. Majoritatea pachetelor software WEB server cum ar fi Microsoft Internet Information Server (IIS) sau Netscape furnizează un set comprehensiv de facilităţi de administrare, management şi configurare a reţelei. Până de curând, serverele Web erau destinate doar stocării unor informaţii statice la care clienţii puteau să aibă acces. Prin introducerea unor tehnologii de tipul applet-urilor Java, controalelor ActiveX şi a noilor instrumente de acces la bazele de date, serverele Web sunt capabile să asigure autentificarea utilizatorilor, conectivitatea la serverele de baze de date, crearea de pagini Web dinamice, bazate pe acţiunile utilizatorului, interogarea bazelor de date, criptarea datelor.

Serverele de baze de date(Database Servers) sunt recent asimilate fenomenului Intranet, vechile implementări Web utilizând fişiere voluminoase sau sisteme personalizate pentru stocarea datelor şi informaţiilor.


Introducerea unor standarde ca ODBC (Open DataBase Connectivity) sau ISAPI (Internet Server Application Programming Interface) a făcut posibilă cuplarea serverelor Web la serverele de baze de date, facilitând astfel accesul la datele firmelor/organizaţiilor. Aplicaţiile cu baze de date client-server tradiţionale au fost înlocuite astfel de aplicaţii cu baze de date orientate Web. Principalele sisteme de gestiune a bazelor de date relaţionale integrează servere Web sau middleware necesar (Oracle WebServer pentru Oracle, Web.SQL pentru Sybase).

Serverele de comunicaţii (Communications Servers) facilitează schimbul de informaţii dintre utilizatorii unui sistem Intranet, oferind facilităţi pentru servicii de tip e-mail, bulletin boards (sistem ce realizează diseminarea informaţiei pentru un grup de utilizatori), forumuri interactive în timp real sau în timp diferit (Chat Rooms, Discussion Groups). Serverele de comunicaţii lucrează conjugat cu serverele Web pentru a furniza metode sigure de interacţiune a utilizatorilor în cadrul sistemului Intranet, dar şi pentru a furniza o conexiune sigură cu exteriorul. Utilizatorii pot primi sau trimite e-mail-uri în întreaga lume utilizând un browser Web sau orice alt produs software pentru poşta electronică. Poşta electronică Intranet are la bază mecanismele Internet: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), POP3 (Post Office Protocol) şi IMAP (Interactive Mail Access Protocol).

Serverele de căutare (Search Servers) implementează mecanisme de indexare şi căutare puternice pentru a furniza utilizatorilor mijloacele de regăsire a unei anumite informaţii, mai ales că în timp, un sistem Intranet poate deveni o colecţie complexă şi voluminoasă de informaţii publicate, de date structurate şi de aplicaţii. Majoritatea serverelor de căutare permit utilizatorilor sistemului să utilizeze criterii multiple de căutare şi să definească domeniul căutării. Serverele de căutare realizează această sarcină prin catalogarea şi indexarea informaţiei publicate în cadrul unui sistem Intranet. Adăugarea unei informaţii noi în Intranet va face ca server-ul de comunicaţii să-şi actualizeze toţi indicatorii pentru a reflecta aceste modificări.

Serverele pentru servicii comerciale permit firmelor/organizaţiilor să publice cataloage de produse, proiecte de noi produse, anunţuri, rezultate comerciale şi alte informaţii de interes public ce pot fi consultate de utilizatori prin intermediul serverului Web. Serverele pentru servicii comerciale conlucrează cu serverele de baze de date pentru a asigura utilizatorilor accesul la informaţia necesară. Datele sunt stocate pe serverul bazei de date şi pot fi accesate prin serverul de servicii comerciale care stochează instrucţiunile de regăsire şi afişare a informaţiilor căutate.

Serverele pentru comerţul electronic pot fi utilizate pentru preluarea comenzilor, validarea cărţilor de credit, facturare, plăţi, inventariere. Serverele pentru comerţ electronic permit firmelor să implementeze operaţiuni de vânzare electronică putând fi utilizate eficient atât în cadrul unei reţele Intranet pentru a deservi membrii unei organizaţii, cât şi pentru servicii publice prin intermediul reţelei Internet.

Serverele multimedia utilizează legături de mare viteză pentru a furniza utilizatorilor suportul necesar pentru comunicaţii video şi audio în timp real. Utilizatorii pot astfel interacţiona prin intermediul videoconferinţelor/ audioconferinţelor sau pot beneficia de ore de instruire bazate pe calculator.

Serverele proxy suportă mecanisme pentru facilitarea accesului la WWW, FTP, Telnet şi alte protocoale Internet comune. Serverele proxy controlează cine are acces la serverele Web sau la alte resurse ale reţelei. Accesul către exterior este reglementat prin liste de control a accesului care enumeră utilizatorii şi staţiile ce au acces la Internet. Serverele proxy sunt un instrument important de securitate controlând fluxurile bidirecţionale de informaţii între reţele.

Staţiile de lucru client sunt de regulă reprezentate de o multitudine de calculatoare şi sisteme de operare eterogene aflate în cadrul unei firme/organizaţii. Tehnologia Intranet oferă mijloacele prin care toate aceste sisteme disparate să coexiste într-o reţea coerentă şi interoperabilă. Componentele software ce permit unei staţii de lucru client să se conecteze şi să utilizeze un Intranet sunt: browser-ul Web, instrumentele de comunicare şi instrumentele Add On.

Browser-ul Web este cel mai comun instrument utilizat pentru obţinerea accesului la un server Web, permiţând afişarea informaţiei căutate, de pe serverele Web pe staţiile de lucru client. Browser-ele sunt programe ce oferă posibilităţi multiple de interpretare a informaţiei transmise, putând formata şi afişa informaţia textuală conform directivelor serverului Web, putând reda grafice, informaţie audio şi video. Majoritatea browser-elor dispun de facilităţi ce permit instalarea şi integrarea de instrumente add-on


precum şi a altor extensii (video player, audio player, instrumente de vizualizare a graficelor şi fişierelor, facilităţi pentru discuţii de grup şi e-mail, etc). Cele mai utilizate browser-e Web sunt Microsoft Internet Explorer şi Netscape Navigator. Dacă Microsoft Internet Explorer este un produs consacrat, ce domină în mod clar piaţa, oferind o înaltă performanţă şi suport pentru standarde industriale, Netscape Navigator oferă o mai mare flexibilitate în implementarea tehnologiilor Intranet în medii eterogene, prin numărul mare de platforme pe care le suportă.

În afara browser-ului Web, o staţie de lucru client trebuie să dispună şi de instrumente instalate pentru comunicare, respectiv instrumente care să permită utilizarea echipamentelor multimedia instalate (speaker, microfon, etc.) sau să furnizeze facilităţi pentru telefonie digitală, transmisiuni televizate în timp real şi înregistrări audio.

Atât Netscape Navigator cât şi Microsoft Internet Explorer dispun de un mecanism puternic ce permite dezvoltatorilor de aplicaţii să adauge funcţionalităţi personalizate (instrumente Add-On) acestor browser-e (applet-uri Java, controale ActiveX,etc.).

Figura 6. 1. Model de arhitectură Intranet

Seviciile de securitate Intranet sunt asigurate, de obicei, prin intermediul mecanismelor oferite de Internet. Principalele servicii de securitate sunt: criptarea, autentificarea, mecanismele de tip firewall, semnătura digitală.

Criptarea: majoritatea serverelor Web şi a produselor de tip browser suportă mecanismul de securitate SSL (Secure Sockets Layer) pentru criptarea datelor. SSL criptează datele transferate prin intermediul reţelei şi cere clientului să prezinte o cheie validă înainte ca datele să fie decriptate. SSL este standardul de securitate pentru protecţia datelor cu cea mai largă implementare. În afara criptării, SSL oferă şi funcţionalităţi de autentificare a utilizatorului. Pentru a utiliza tehnologii de criptare de tipul SSL, trebuie obţinut un “certificat” electronic de la organisme speciale, cum ar fi VeriSign. Odată instalate, aceste certificate permit serverelor Web transmiterea de date criptate. De asemenea, standardul SET (Secure Electronic Transactions) oferă o metodă sigură de realizare a comerţului electronic, facilitând transmiterea numerelor cărţilor de credit prin intermediul reţelei Internet.

Autentificarea se realizează prin mecanisme simple de tipul parolelor sau a unor mecanisme mai complexe de tip ActiveCard sau SecureId.

Mecanismele de tip firewall sunt sisteme software speciale ce protejează reţeaua unei organizaţii de intruziuni externe nedorite şi de eventualele tentative de acces neautorizat în/din afară. Practic, un firewall verifică dacă traficul de informaţii care vin şi pleacă dintr-un mediu securizat este generat de un utilizator autorizat şi dacă acesta are permisiunea să acceseze resursa destinaţie, conform setului de reguli stabilit prin politica de securitate a reţelei.


Semnăturile digitale tratează conceptul de securitate la nivel personal, prin asigurarea unei identificări electronice a utilizatorilor individuali ai Internet-ului sau Intranet-ului. În acest fel se atestă că un fişier primit provine într-adevăr de la persoana indicată în fişier. Pentru a obţine propria semnătură este nevoie de înregistrarea cheii la o autoritate de certificare care poate fi chiar propria companie.

Figura 6. 2. Intranet, Extranet

În ceea ce priveşte un sistem de tip Extranet, principalele componente software vizează: tehnologia WEB care are marele merit de a putea fi utilizată pe platforme diferite, aplicaţiile de tip groupware ce permit partajarea informaţiei între grupuri de utilizatori localizaţi în puncte geografice diferite şi mecanismele de tip firewall.

Sistemele de tip Extranet facilitează realizarea proiectelor de grup şi cooperarea între aceste grupuri oferind aceleaşi facilităţi ca şi sistemele de tip Intranet:e-mail, message boards, transferuri de fişiere, etc. Principalele tehnologii utilizate pentru realizarea conectivităţii între componentele unui sistem Extranet sunt: PSTN (Public Switched Telephone Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), ADSL (Asyncronous Digital Subscriber Line), HDSL(High Digital Subscriber Line), sateliţii de comunicaţii direcţionali şi bidirecţionali.

Crearea unor sisteme de tip Extranet între entităţi diferite presupune două mutaţii organizaţionale semnificative: în asigurarea securităţii datelor pe de o parte, şi armonizarea procedurilor de lucru (stocarea datelor, tehnici de lucru, etc.) pe de altă parte. Armonizarea procedurilor poate fi o problemă mai ales în contextul unor culturi diferite, cu percepţii distincte asupra modului de lucru.

Din categoria sistemelor de tip Extranet amintim Criminal Justice Extranet conceput să conecteze reţelele forţelor de poliţie din Anglia, Scoţia şi Wales, prin utilizarea standardelor IP (Internet Protocol). Un alt exemplu semnificativ este serviciul de home banking, disponibil în mai multe ţări, ce permite utilizatorilor să consulte situaţia conturilor personale sau să realizeze transferuri bancare.

În concluzie, avantajele utilizării unor sisteme de tip Internet/Extranet constau în: investiţia minimă în echipamente şi aplicaţii specifice, favorizarea unui acces mai rapid la informaţii, creşterea productivităţii, reducerea consumurilor intermediare prin minimizarea costurilor aferente producerii, actualizării şi distribuirii informaţiei, accesibilitatea globală, descentralizarea continuă şi evident, simplificarea canalelor de comunicaţie.

66..11..22 AAddrreessaarreeaa îînn IINNTTEERRNNEETT

Protocoalele din Internet definesc nume, adrese şi rute, astfel: numele precizează ceea ce se caută, adresa furnizează informaţii despre localizarea a ceea ce se caută, iar ruta, cum se face accesul.

Calculatoarele conectate la INTERNET sunt identificate unic printr-o adresă. Numele calculatoarelor din reţeaua INTERNET sunt corespondenţii adreselor numerice, constituind o formă mai simplă de adresare la nivelul utilizatorilor (similară cărţii de telefon). Oricărei staţii care are o adresă IP i de poate asocia un nume simbolic. În majoritatea cazurilor, se poate utiliza fie numele, fie adresa. În situaţia în care se apeleză la nume este necesară translatarea acestuia în formatul de adresă IP, care este înţeles de protocoalele din Internet (Figura 6. 3).


Figura 6. 3. Translatarea unui nume în adresă fizică

O adresă IP sau adresă INTERNET este reprezentată pe 32 de biţi. În mod uzual, o adresă de reţea se regăseşte într-un format zecimal cu punct: n1.n2.n3.n4. Prin această notaţie, în fiecare din cei patru octeţi se reprezintă o valoare cuprinsă între 0 şi 255. Formatul numeric al adresei este utilizat de software IP.

După ce protocolul IP a fost standardizat, s-a stabilit ca o adresă INTERNET să fie structurată din punct de vedere semantic în două părţi, prima să identifice reţeaua şi a doua, hostul în cadrul acesteia:

Adresa IP = <număr_reţea> < număr_host>.

Număr_reţea este componenta adresei IP administrată centralizat prin InterNIC (Internet Network Information Center) şi este unică în Internet. Adresele hosturilor în cadrul reţelelor sunt stabilite de administratorii reţelelor în cauză, fiind de asemenea unice la nivel local. Astfel, combinarea celor două elemente unice (număr_reţea, număr_host) conduce la unicitatea adreselor INTERNET.

De exemplu: 128.2.7.9 este o adresă IP, având ca număr_reţea valoarea 128.2, iar ca număr_host valoarea 7.9. Reprezentarea binară pentru această adresă IP este:

10000000 00000010 00000111 00001001

Primii biţi ai adresei IP specifică modul de structurare a adresei. Iniţial, în funcţie de dimensiunea celor două părţi, au fost definite trei clase de adrese cu formate distincte: A, B şi C (Figura 6. 4).


Figura 6. 4. Formatul adreselor IP

Clasa A se remarcă prin faptul că cel mai semnificativ bit este 0 şi foloseşte primul octet pentru identificarea reţelei, iar ceilalţi trei, pentru host. Pot fi adresate 224 hosturi. Această clasă este destinată adresării reţelelor de dimensiuni foarte mari cu peste 16 milioane de terminale (reţeaua IBM, AT&T, DEC).

Clasa B se identifică prin faptul că primii doi biţi au valoarea 10 şi foloseşte primii doi octeţi pentru identificarea reţelei, iar ultimii doi, pentru host. Pot fi adresate 216 hosturi. Această clasă a fost rezervată adresării reţelelor de dimensiuni medii, până la 65.536 de terminale (universităţi, centre de cercetare).

Clasa C are primii trei biţi de identificare poziţionaţi pe valoarea 110 şi foloseşte primii trei octeţi pentru adresarea reţelei şi ultimul pentru host. Pot fi adresate 28 hosturi. Prin această clasă sunt adresate reţelele de dimensiuni mici, cu până la 256 de calculatoare.

În afara celor trei clase de adrese Internet: A, B şi C, definite la început, prin care se identifică un singur host (adresă unicast), ulterior, au apărut alte două clase: D şi E. Adresele de clasă D identifică un grup

de hosturi din Internet (adrese multicast) RFC 1112 şi au în primii 4 biţi valoarea binară 1110, iar restul de 28 de biţi identifică hostul. Adresele din clasa E se vor utiliza pentru identificarea unui grup de hosturi din Internet sau a tuturor calculatoarelor dintr-o reţea (adrese multicast sau broadcast). Formatul adreselor din clasa E are primii patru biţi pe valoarea 1.

O adresă INTERNET nu desemnează propriu-zis un host, ci o interfaţă reţea. Un host care are mai multe interfeţe va avea mai multe adrese. Fiecare interfaţă aparţine unei subreţele, care include, în general, un singur tip de reţea: reţea Ethernet, token-ring.

Această structură pe două niveluri a adreselor INTERNET (reţea, host) a satisfăcut necesităţile de început ale acesteia. O dată cu explozia reţelelor locale de microcalculatoare, care a dus la creşterea numărului de staţii de lucru, administratorii reţelelor au simţit nevoia unei noi structuri a adreselor INTERNET.

Astfel, în anul 1984 a fost adăugat un nou nivel ierarhic, numit subreţea, care foloseşte o parte din spaţiul de adresare alocat hostului (Figura 6. 5).

Figura 6. 5. Posibilitatea de adresare a unei subreţele

adresă reţea adresă subreţea adresă host


Crearea subreţelelor are ca scop rezolvarea următoarelor probleme:

depăşirea limitelor de distanţă;

interconectarea reţelelor eterogene, din punct de vedere fizic;

filtrarea traficului dintre reţele;

simplificarea administrării;

recunoaşterea unor structuri organizaţionale şi

separarea traficului în funcţie de organizaţie.

IIeerraarrhhiiaa ddoommeenniiiilloorr

Numele simbolice ale calculatoarelor din reţeaua INTERNET sunt corespondenţii adreselor numerice, reprezentând o formă mai simplă de adresare pentru utilizatori. În majoritatea cazurilor, se poate utiliza fie numele, fie adresa. Când se apeleză la nume este necesară translatarea acestuia în formatul de adresă IP, ce este interpretat de protocoalele din Internet.

Există două metode pentru translatarea numelui în adresă. O metodă mai veche este aceea prin care se caută numele calculatorului într-o tabelă de hosturi, inclus într-un singur fişier HOSTS.TXT şi administrat de Network Information Center (NIC), iar mai nou, se utilizează tehnica sistemului bază de date distribuită, numită serviciul de nume al domeniului DNS (Domain Name Service) descris în RFC 1034 şi RFC 1035.

DNS este un sistem cu o structură ierarhică distribuită (Figura 6. 6). El include un domeniu rădăcină. Un grup de server-e de nume, numite server-e rădăcină, au acest rol. Domeniile nivelului superior sunt localizate direct sub domeniul rădăcină. La nivelul superior există două tipuri de domenii: organizaţionale şi geografice.

Domeniile americane de nivel superior includ organizaţiile de care aparţin host-urile, acestea au următoarele semnificaţii: COM - organizaţie comercială; EDU - instituţii de formare; MIL - organizaţie militară; NET - organizaţie care administrează noduri ale INTERNET; GOV - organizaţii guvernamentale; ORG - organizaţii care nu aparţin celor enumerate.

Figura 6. 6. Ierarhia domeniilor INTERNET

Domeniile geografice au fost definite pentru fiecare ţară. Un cod format din două litere permite identificarea lor: RO - România, FR - Franţa, CA - Canada, UK - Marea Britanie, DE - Germania, US - Statele Unite, DK - Danemarca etc. Pe nivelul doi sunt definite subdomeniile domeniului. Exemplu pentru RO: ICI - Institutul Central de Informatică, PUB-Universitatea Politehnica Bucureşti, ASE - Academia de Studii Economice, IFA - Institutul de Fizică Atomică. Pe nivelul trei se găsesc host-urile propriu-zise din subdomeniul considerat.

Server-ele rădăcină dispun de informaţii complete despre nivelul superior. În rest, nici unul dintre server-ele de nume nu deţin toate informaţiile, dar ele pot da indicaţii despre server-ele care conţin informaţia cerută.

Având în vedere această organizare, numele simbolic al unui calculator (host) are următoarea sintaxă:

nume host.nume subdomeniu.nume domeniu.


66..22 SSeerrvviicciiii IInntteerrnneett

Reţeaua Internet este un ansamblu vast de căi de comunicaţie şi calculatoare ce realizează în mod colectiv transfer de informaţie digitală sub forma unor pachete de date individualizate. De fapt, această reţea interconectează o multitudine de alte reţele de calculatoare prin standardul mutual acceptat TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol). Pentru realizarea acestor transferuri de informaţie, reţeaua pune la dispoziţie o serie de servicii, printre care: FTP, Telnet, WWW, E-mail, NewsGroups, servicii audio/video, servicii de telefonie şi chat.

66..22..11 SSeerrvviicciiuull FFTTPP

Serviciul FTP (File Transfer Protocol) oferă utilizatorilor posibilitatea de a transfera fişiere de pe un calculator, numit remote host aflat în reţeaua Internet sau într-o reţea de tip Intranet, pe calculatorul local. Situaţiile în care poate fi folosit serviciul FTP sunt diverse: atunci când este necesar un anumit program sau o anumită documentaţie şi există un host (gazdă) pe Internet sau Intranet care le poate pune la dispoziţie; când se doreşte stocarea datelor pe un alt calculator decât cel personal sau când se doreşte schimbul de date cu un alt utilizator. Pentru a transfera un fişier de la un server FTP sau remote host este necesar un program numit client FTP. Aceste programe pot fi: cu interfaţă grafică, ca în cazul utilizării sistemului de operare Windows, sau în mod text, cu linie de comandă, pentru situaţiile în care se utilizează sistemul de operare Unix. În cazul utilizării unei interfeţe grafice, operaţia de transfer este extrem de facilă, fiind similară operaţiei de mutare a fişierelor dintr-un director în altul, efectuate pe acelaşi calculator. În acest sens se poate utiliza un program de navigare, precum Netscape Navigator sau Internet Explorer.

Conectarea la o locaţie FTP se poate face fie tastând direct ftp urmat de numele locaţiei sau codul IP al acesteia, fie tastând doar ftp, apoi dând comanda de conectare open urmată de numele sau codul IP al locaţiei.

Deconectarea de la o locaţie FTP se poate realiza folosind comanda close sau disconnect, oprirea programului FTP putând fi realizată prin folosirea uneia dintre comenzile bye sau quit.

Preluarea unui fişier de la locaţia FTP de la distanţă se poate realiza cu una din comenzile recv sau get. Transferul unui fişier la distanţă se realizează cu comenzile put sau send. În cazul în care se doreşte preluarea/transmiterea mai multor fişiere se vor utiliza comenzile mget sau mput. Transferul fişierelor se poate realiza fie în mod binar, fie în ASCII, existând în acest scop comenzile binary sau ascii.

Clienţii FTP care lucrează în mod text folosesc comenzi standard. Succesiunea operaţiilor efectuate în această situaţie, este următoarea:

Se tastează direct ftp;

Conectarea la serverul dorit se realizează cu comanda:

open adresa_server

De exemplu:

ftp>open ftp.microsoft.com

Clientului i se va solicita introducerea unui nume de utilizator şi a unei parole. Dacă serverul este unul public, atunci accesul va fi permis folosind ca nume de utilizator anonymous, iar ca parolă adresa de poştă electronică.

Ulterior, se vor folosi comenzi similare cu cele ale sistemului de operare Unix, în funcţie de sistemul de operare al serverului. Accesul la serviciul FTP este gratuit.

Copierea unuia sau mai multor fişiere pe calculatorul personal se numeşte download, în timp ce operaţia de copiere a unui fişier de pe calculatorul personal pe un alt calculator din Internet se numeşte upload. Accesul ftp în cont anonymous nu este valabil pentru toate calculatoarele din reţeaua Internet, utilizatorii externi având de obicei drepturi de acces limitate numai la anumite directoare şi, de cele mai multe ori, nu pot decât să citească informaţiile, nu să le şi modifice. În cele mai multe cazuri, operaţiile de upload nu sunt permise, cu excepţia cazurilor în care utilizatorul are un cont individual şi o parolă pe calculatorul pe care se va face transferul de fişiere.

Comenzile sistemului de operare UNIX (Linux) ce permit utilizarea serviciului FTP sunt ftp/pftp:


Sintaxa:

ftp [<opţiuni>] [host] pftp [<opţiuni>] [host]

Descriere: Programul ftp este interfaţa utilizatorului pentru standardul Internet numit FTP (File Transfer Protocol - "protocol pentru transfer de fişiere"). Acest program oferă unui utilizator posibilitatea de a transfera fişiere către/dinspre un calculator aflat la distanţă, în reţea.

Opţiuni:

-p

Această opţiune permite utilizarea serviciului FTP în medii în care există un mecanism de tip firewall ce interzice conectarea din afară la calculatorul clientului (în modul pasiv de transfer). Dacă programul este invocat ca pftp, această opţiune este implicită.

-i

Dezactiveazã cererile de confirmare în timpul transferurilor multiple de fişiere.

-n

Prin utilizarea acestei opţiuni se interzic tentativele de auto-login la conectarea iniţială. În cazul în care facilitatea de auto-login este activată, va fi căutat în fişierul .netrc din directorul home al utilizatorului, un rând care descrie un cont de pe calculatorul aflat la distanţă. Dacă o astfel de descriere nu există, se va cere numele de cont de pe calculatorul aflat la distanţă (numele de cont al utilizatorului de pe calculatorul local este considerat implicit) şi, dacă este necesar, o parolă şi un cont cu care să se realizeze conectarea.

-e

Dezactivează editarea comenzilor şi suportul pentru istoric, dacă acestea sunt compilate în executabilul ftp.

-g

Dezactivează procesul de expandare a numelui de fişiere (globbing).

-v

Această opţiune forţează afişarea tuturor răspunsurilor primite de la serverul de la distanţă, pentru raportarea diferitelor statistici legate de transferul de date.

Principalele comenzi recunoscute de interpretorul de comenzi ftp sunt:

account [passwd]

Furnizează o parolă suplimentară cerută pe sistemul de la distanţă pentru acces la resurse, după ce s-a executat cu succes procesul de conectare.

append fişier_local [fişier_distanţă

Adaugă un fişier local la un fişier de pe un calculator aflat la distanţă. Dacă numele fişierului aflat la distanţă nu este specificat, se foloseşte numele fişierului local ca nume al fişierului de la distanţă.

Ascii

Stabileşte tipul transferului de fişiere la tipul ASCII pentru reţea. Acesta este tipul implicit.

bell

Transmite un semnal sonor după încheierea fiecărei comenzi de transfer de fişiere.

binary

Stabileşte tipul transferului de fişiere pentru a suporta transferul de fişiere binare (de exemplu, pentru imagini).

bye


Încheie sesiunea de lucru prin FTP cu serverul de la distanţă şi iese din programul ftp.

cd director_distanţă

Schimbă directorul de lucru curent pe calculatorul aflat la distanţă, cu directorul specificat prin linia de comandă.

close

Încheie sesiunea de lucru prin FTP cu serverul de la distanţă şi revine în interpretorul de comenzi.

mkdir nume_director

Creează un director pe calculatorul de la distanţă.

put fişier_local [fişier_distanţă]

Stochează un fişier local pe calculatorul aflat la distanţă. Dacă numele fişierului la distanţă nu este specificat, se foloseşte numele de fişier local după procesarea lui conform setărilor ntrans si nmap, pentru a denumi fişierul stocat la distanţă.

pwd

Afişează numele directorului curent de lucru de pe calculatorul de la distanţă.

send fişier_local [fişier_distanţă]

Are efect similar comenzii put.

get fişier_distanţă [fişier_local]

Copiază fişierul aflat la distanţă şi îl stochează pe calculatorul local. Dacă numele fişierului local nu este specificat, atunci fişierului stocat i se dă acelaşi nume ca pe calculatorul aflat la distanţă, dar care poate fi alterat de setările efectuate.

dir [director_distanţă] [fişier_local]

Afişează o listă cu conţinutul directorului de la distanţă specificat prin argumentul director_distanţă şi, opţional, plasează lista într-un fişier local al cărui nume este specificat prin argumentul final al comenzii. Dacă este activată interactivitatea, ftp va cere utilizatorului să verifice dacă ultimul argument este cel care trebuie să primească lista. Dacă nu este specificat nici un director, atunci se va utiliza directorul curent de lucru de pe calculatorul de la distanţă. Dacă nu se specifică nici un fişier local, atunci lista va fi afişată pe ecran.

disconnect

Are efect similar comenzii close.

66..22..22 SSeerrvviicciiuull TTeellnneett

Telnet este un program de comunicaţii, emulator de terminal ce permite conexiunea la un calculator aflat în reţeaua Internet, pe baza unui cont şi a unei parole, putându-se astfel folosi resursele acelui calculator. Tot ce se tastează este transmis calculatorului aflat la distanţă şi tot ce ar trebui afişat pe ecranul acestuia, este afişat pe ecranul utilizatorului. În acest mod se poate realiza administrarea de la distanţă a calculatoarelor.

Serviciul Telnet este folosit pentru conectarea la alte calculatoare din Internet, sau pentru a accesa o serie de servicii publice. Permite conectarea la diverse baze de date, biblioteci, cataloage de bibliotecă şi alte surse de informaţii din întreaga lume. Din momentul realizării conectării la un alt calculator, introducerea comenzilor se va face ca şi cum utilizatorul ar lucra direct la consola acelui calculator. Se poate rula o sesiune interactivă normală (conectarea la sistem, executarea de comenzi, deconectarea de la sistem) în aşa-numitul Commnd mode sau se poate utiliza orice serviciu pe care acel calculator îl oferă terminalelor, în modul de lucru Input mode. Cel mai frecvent este utilizat ca interfaţă cu un program server numit telnetd, ce utilizează un protocol specific. Cu toate acestea, telnet poate fi utilizat ca interfaţă cu majoritatea programelor server bazate pe text.

În cazul sistemelor Windows, o conexiune telnet se poate realiza astfel:


Din meniul butonului Start, se selectează opţiunea Run, după care în caseta de text Open se tastează:

telnet adresa_server

Exemplu: telnet mailcig.ase.ro

Clientului i se va solicita introducerea unui nume de utilizator şi a unei parole. Pentru exemplul prezentat mai sus, se va introduce:

Login:student

Password:parola

În cazul sistemului de operare Unix, se va tasta direct: telnet adresa_server

66..22..33 SSeerrvviicciiuull ddee EE--mmaaiill

Serviciul de E-mail (Electronic mail) sau serviciul de poştă electronică este principalul motiv al dezvoltării spectaculoase şi impactului puternic cunoscut de reţeaua Internet în ultimii ani.

Pentru a trimite o scrisoare electronică este necesară pe de o parte, cunoaşterea adresei de e-mail a destinatarului, iar pe de altă parte, trebuie să existe un program de transmitere e-mail. Acest program poate fi Mail, Elm sau Pine, dacă se foloseşte sistemul de operare Unix, sau Internet Mail, Netscape Mail, Eudora Pro, Microsoft Outlook Express, Pegasus, etc. dacă se utilizează sistemul de operare Windows.

Un mesaj de e-mail este format din trei părţi:

Antetul mesajului (Header), generat de programul de e-mail care conţine informaţiile necesare pentru ca mesajul să ajungă la destinaţie;

Conţinut care este format dintr-un şir de caractere reprezentând mesajul ce este transmis destinatarului;

Semnătura care asigură identificarea în mod unic a expeditorului mesajului.

Antetul poate avea, în funcţie de programul de e-mail utilizat, următoarele câmpuri:

To: conţine adresa de e-mail a destinatarului mesajului;

Subject: conţine o descriere în câteva cuvinte a subiectului mesajului;

Cc: conţine o listă a adreselor utilizatorilor ce vor primi o copie a mesajului;

Bcc: Sunt copii trimise unei liste de cititori, la fel ca şi copiile indigo obişnuite (Cc). În acest caz, linia de antet care listează destinatarii este ştearsă automat din mesajul trimis. De aceea, nici unul dintre destinatarii mesajului nu va şti cine a mai primit "copii indigo oarbe". Din moment ce nu există nici o înregistrare în mesajul recepţionat că aceste copii au fost trimise, acţiunile ulterioare care folosesc date din antet (exemplu: Reply), nu îi vor include şi pe aceşti destinatari.

Adresa de e-mail este singurul element pe care îl are un program de e-mail pentru a livra un mesaj

unui anumit destinatar. Aceasta este de forma:

nume_utilizator@adresa_server_mail

Numele utilizatorului este numele contului de e-mail pe care utilizatorul îl deţine, sau mai rar, un alias al contului de mail. Pe baza domeniului dintr-o adresă de e-mail, un mesaj va ajunge în reţeaua corespunzătoare acelui domeniu iar specificarea serverului de mail sau a numelui contului utilizator va permite transferarea mesajului într-una din căsuţele poştale de pe un anumit calculator.

În ceea ce priveşte posibilităţile de lucru cu un program e-mail, acesta va oferi în primul serviciile de primire/trimitere mesaje. Mesajul primit poate fi returnat expeditorului, după ce a fost modificat sau i s-au anexat diferite comentarii, prin facilitatea Reply. Returnarea poate fi facută doar expeditorului (Reply) sau expeditorului şi tuturor celor care au mai primit mesajul (Reply to all). Mesajul poate fi expediat mai departe altor utilizatori care nu se aflau în lista destinatarilor mesajului original (Forward). Organizarea mesajelor se realizează prin intermediul unor colecţii de foldere. Mesajele noi sunt stocate într-un folder numit Inbox. Mesajele care nu pot fi trimise imediat sunt depozitate temporar într-un folder numit Outbox. Majoritatea sistemelor de poştă electronică permit expedierea de fişiere ca entităţi separate de corpul mesajului (dar în cadrul aceluiaşi e-mail) prin facilităţile de ataşare sau inserare de fişiere. Mesajele de e-mail conţin numai caractere ASCII (caractere text obişnuite) dar pot fi trimise şi


fişiere binare prin e-mail, acestea necesitând o codificare în fişiere ASCII. Unele programe mail client oferă şi alte facilităţi cum ar fi: notificarea receptării, însemnând trimiterea automată a unui mesaj către expeditor atunci când mesajul trimis a fost plasat în cutia poştală a destinatarului; notificarea citirii, respectiv trimiterea automată a unui mesaj expeditorului atunci când mesajul a fost citit de către destinatar.

Unul din programele de e-mail cu cea mai largă utilizare în România este Microsoft Outlook 2003, la care vom face referire, în ceea ce urmează pentru a descrie principalele facilităţi de configurare a contului de e-mail, compunere/citire mesaje şi respectiv, recepţionare /transmitere mesaje.

Operaţiile de configurare a contului de e-mail presupun parcurgerea următoarelor etape:

Lansarea Microsoft Outlook, din meniul Start-Programs-Microsoft Office-Microsoft Outlook 2003.

În prima fază este necesară configurarea Outlook pentru a accesa serviciul de poştă electronică. Este necesar ca server-ul de mail ce găzduieşte contul să accepte transferul prin protocolul POP3 sau IMAP. În acest scop, se selectează din meniul Tools, opţiunea E-mail accounts, apoi, în fereastra E-mail Accounts se va selecta opţiunea Add new e-mail account, după care se apasă butonul Next.

În a doua fereastră de configurare se selectează tipul server-ului de poştă electronică specificat de furnizorul de servicii Internet (de obicei, POP3).

În a treia fereastră de configurare se introduc informaţiile de identificare a utilizatorului, contul şi parola de acces, precum şi numele serverelor de primire (Incoming Mail Server), respectiv de expediere a mesajelor (Outgoing Mail Server). Se acţioneaza butonul Next, care va conduce la afişarea mesajului de finalizare cu succes a operaţiei de configurare a contului de e-mail.

Redactarea si transmiterea unui nou mesaj se poate realiza prin selectarea din meniul File a opţiunii New Mail Message sau prin acţionarea de la tastatură a combinatiei de taste CTRL+N. În acest caz trebuie efectuate următoarele operaţii:

În fereastra Message, se introduce în caseta optiunii To... adresa de e-mail a destinatarului, manual sau prin selectarea din cadrul adreselor stocate în secţiunea persoanelor de contact (Contacts).

Utilizatorul poate opta pentru introducerea eventualilor alţi destinatari ai copiei mesajului (Carbon Copy-CC) prin selectarea butonului Cc din fereastra Message.

Se va specifica subiectul mesajului în caseta Subject. Această acţiune este opţională, dar necesară pentru a rezuma conţinutul mesajului.

Editarea şi formatarea mesajului se va face prin apelarea la instrumentele de formatare disponibile în bara de instrumente a ferestrei Message.

Pentru a trimite alături de mesajul propriu-zis şi alte fişiere se poate utiliza butonul Insert File din bara de instrumente sau se poate selecta din meniul Insert opţiunea File. Ulterior, în caseta Insert File se va solicita specificarea fişierului ce urmează a fi ataşat mesajului. Selecţia este validată prin acţionarea butonului OK.

După terminarea editării mesajului, acesta poate fi transmis prin acţionarea butonului Send din bara de instrumente. După transmitere, mesajul mai poate fi vizualizat prin alegerea din panoul de navigare Outlook, a domeniului Mail şi apoi a pictogramei Sent Items din lista de foldere. Mesajele nu sunt transmise imediat după apăsarea butonului Send, fiind plasate în folderul Outbox până în momentul conectării la server. Pentru grăbirea procesului trimiterii mesajelor, se va acţiona butonul Send/Receive din bara de instrumente.

Pentru recepţionarea mesajelor de E-mail se va activa serviciul specific integrat programului Outlook 2003, prin acţionarea butonului Send/Receive din bara de instrumente. Dacă, dupa contactarea serverului de E-mail, sunt recepţionate noi mesaje acestea vor fi afişate în fereastra Inbox. Pentru a accesa conţinutul folderului Inbox, se va selecta din panoul de navigare eticheta domeniului Mail şi apoi se va selecta pictograma Inbox din lista Personal Folders. Mesajele necitite sunt marcate în fereastra Inbox cu o pictogramă reprezentând un plic închis. Conţinutul mesajului selectat din lista Inbox este afişat în partea inferioară a ferestrei, într-un panou.


Pentru a vizualiza într-o fereastră distinctă conţinutul unui mesaj recepţionat, se va executa un dublu click pe mesajul ales din cadrul folderului Inbox, ce va apela fereastra Message.

Este posibilă retransmiterea mesajului primit către alte persoane prin selecţia acestuia din fereastra Inbox şi acţionarea butonului Forward. De asemenea, sunt disponibile, butoanele Reply şi Reply to All, ale căror funcţionalităţi au fost explicate anterior.

Practic, utilizatorul nu foloseşte decât programul client al serviciului de e-mail. Acesta se ocupă de

trimiterea, gestionarea şi accesarea mesajelor. Aceste transferuri de informaţie au la bază

următoarele tipuri de protocoale:

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Este protocolul consacrat de transport e-mail pe Internet. În general, pentru trimiterea unui mesaj între două calculatoare din reţeaua Internet se realizează o conexiune de tip SMTP care constă într-o etapă de autentificare şi o etapă de transfer efectiv. Din punctul de vedere al utilizatorului singura interacţiune cu acest protocol constă în specificarea numelui serverului SMTP (furnizat de administratorul de sistem).

POP3 (Post Office Protocol versiunea 3): Acest protocol lucrează pe principiul unei căsuţe poştale. Programul client se conectează din timp în timp la serverul POP. La o conexiune sunt trimise mesajele din outbox-ul clientului şi sunt aduse mesajele noi de pe server. Autentificarea se realizează la nivel de utilizator, cu parola furnizată la crearea contului de catre administratorul de sistem ca şi adresa serverului.

IMAP (Internet Message Access Protocol): diferă de POP3 prin faptul că mesajele sunt găzduite pe server, iar utilizatorul poate decide mutarea acestora pe calculatorul personal.

După ce serviciul e-mail a devenit extrem de popular, s-a transformat şi într-un mijloc de realizare a schimbului de informaţii în cadrul unor grupuri de utilizatori pe diverse teme de interes. Aceste grupuri de discuţii prin e-mail sunt intermediate de nişte liste de distribuţie (mailing lists) ce sunt stocate pe anumite calculatoare care posedă un software special numit Mail Processor. Un utilizator se poate înscrie pe o listă de discuţie trimiţând un e-mail serverului de mail processor prin care să solicite înscrierea la o anumită listă de distribuţie. Aceste liste de distribuţie sunt organizate pe teme, existând grupuri de discuţii pe subiecte variate. Prin înscrierea pe o listă de discuţii a unui grup, utilizatorul va primi prin e-mail tot ceea ce se discută în cadrul acelui grup, putând la rândul lui să participe la anumite discuţii trimiţând e-mailuri către server. Pentru a găsi adresele serverelor ce găzduiesc liste de distribuţie este suficientă utilizarea unui motor de căutare.

Foarte mulţi utilizatori, din cauze diverse, nu pot beneficia decât de serviciul de e-mail, neputând utiliza toate facilităţile oferite de Internet : ftp, archie, gopher sau WWW. Anumite servere de mail din reţeaua Internet oferă gratuit facilitatea de a transfera fişiere preluate prin ftp, gopher sau http prin intermediul unui e-mail adresat utilizatorului. Acestea se numesc ftp-mail servers, http-mail servers, etc.

66..33 PPrrooggrraammee ddee nnaavviiggaarree ppee IInntteerrnneett ((bbrroowwsseerree))

Browserele sunt programele de explorare/navigare ce permit accesarea atât a unor locaţii Web, cât şi a unor servere WAIS, Gopher, FTP sau chiar Telnet. Browserele interpretează informaţiile, le afişează pe ecran şi permit navigarea între articolele asociate acestora. Primele browsere Web, cum ar fi Mosaic, au fost dezvoltate în campusurile universitare şi au fost distribuite gratuit ; de atunci, companiile comerciale şi-au intrat în rol, dezvoltând browsere din ce în ce mai sofisticate. Pe măsură ce browserele devin tot mai elaborate, şi informaţiile disponibile pe Web evoluează în acelaşi sens, ajungându-se la situaţia în care principalele companii de marketing realizează astăzi situri Web mai interesante decât multe reclame de televiziune.

Browserele pot executa mai multe funcţii :

comunicarea cu serverul pe care se află paginile care vor fi accesate, aspect destul de important deoarece în momentul în care utilizatorul solicită o pagină, browserul trebuie să determine mai întâi serverul pe care se găseşte aceasta, să ceară acestuia permisiunea de a o accesa şi apoi să încarce pagina respectivă pe calculatorul solicitantului ;

asigură facilităţi suplimentare de navigare, cum ar fi posibilitatea de deplasare înainte-înapoi pe paginile deja vizualizate pe parcursul sesiunii curente ; alcătuirea unei liste a paginilor care au


fost vizitate şi a unui catalog al locaţiilor în care utilizatorul ar dori să se întoarcă, asigurând accesarea acestora printr-un simplu clic ;

afişarea corectă a fonturilor, culorilor şi imaginilor aferente paginilor accesate.

Cele mai cunoscute browsere sunt: Internet Explorer, Netscape, Opera, Mozzila Firefox, Mosaic, Lynx etc. În cadrul acestui subcapitol nu vom prezenta însă decât o parte dintre ele, utilizarea celorlalte browsere existente făcându-se similar. Programele menţionate au cam aceleaşi funcţii şi caracteristici, iar interfeţele grafice sunt asemănătoare. a. Internet Explorer1

Unul dintre browserele cele mai utilizate este Internet Explorer, produs de firma Microsoft – care a încercat (şi de cele mai multe ori a reuşit) ca, prin fiecare nouă versiune lansată pe piaţă să ofere facilităţi suplimentare care au avut drept efect creşterea continuă a numărului de utilizatori care preferă acest navigator.

Versiunile anterioare ale browser-ului Internet Explorer asigurau o serie de facilităţi interesante, cum ar fi:

capacitatea de a se integra foarte bine cu alte produse Microsoft; de exemplu, dacă utilizatorul avea nevoie de ajutor on-line pentru Word sau Excel şi era conectat la Internet, putea selecta Help Microsoft on the Web pentru a lansa Internet Explorer şi a se deplasa la situl de asistenţă tehnică corespunzător;

posibilitatea de a adapta reţeaua Web la suprafaţa de lucru Windows (mai exact, folosirea facilităţii Active Desktop, care avea drept efect schimbarea modului de afişare şi de gestionare a elementelor Windows, deoarece acestea puteau fi exploatate ca şi cum utilizatorul ar fi navigat pe Web) ;

schimbarea modalităţii de deschidere a dosarelor, fişierelor şi programelor prin folosirea unui singur clic în loc de dublu-clic etc.

Ultima varianta a acestui browser este 6.0; aceasta conţine multe îmbunătăţiri faţă de veriunea anterioară (5.5), este mult mai rapidă, dar la fel de instabilă, pierzând foarte repede conexiunile cu serverele de http accesate.

Ecranul Internet Explorer este format din mai multe elemente :

1 Toate denumirile din prezentul document sunt mărci înregistrate ale producătorilor, care deţin copyrightul © complet

asupra acestora , în conformitate cu legislaţia internaţională şi cu cea din Romania.


Figura 6. 7. Fereastra browserului Internet Explorer– versiunea 6.0

bara de meniuri (File, Edit, View, Favorites, Tools, Help);

bara cu instrumente Standard Buttons care asigură accesul mult mai rapid la cele mai uzuale opţiuni ale browserului:

Semnificaţiile butoanelor sunt următoarele:

Back&Forward (Înainte şi Înapoi) - folosite pentru comutarea între ultimile documente vizitate.

Stop - opreşte încărcarea documentului.

Refresh - asigură o reîncarcare a paginii, o actualizare a datelor.

Home - trimite la locaţia stabilită de utilizator ca fiind cel mai des folosită

Search - afişează în partea stângă un câmp în care se pot căuta informaţii pe Web cu ajutorul unui motor de căutare.

Favorites - afişează o listă a celor mai populare adrese ce pot fi grupate în directoare (domenii).

Print - tipăreşte direct pagina vizualizată.

Font - permite setarea dimensiunii fontului.

Mail - porneşte aplicaţia clientul E-Mail - Microsoft Outlook® Express.

bara de adrese este compusă din două elemente: un câmp în care se afişează adresa şi un buton care acţionează similar cu tasta "Enter" - trimite efectiv la locaţia dorită.

Principalele funcţiuni oferite de versiunea Internet Explorer 6.0 sunt:

Web browser - pentru navigarea în World Wide Web;

Microsoft Outlook® Express 6.0 - pentru poşta electronică şi subscriere la grupul de ştiri;

Microsoft Windows™ Media Player 7.1 - program de vizionare a fişierelor multimedia;

Microsoft Chat 2.5 - Client IRC (Internet Realy Chat) - numai la unele kit-uri ;

Microsoft NetMeeting® 2.11 conferencing software - pentru întâlniri virtuale;

Microsoft FrontPage® Express 2.0 Web site creation and management tool - pentru crearea paginilor Web fără a fi necesară cunoaşterea limbajului HTML;

Web Publishing Wizard 1.6 - pentru publicarea paginilor Web;

Microsoft virtual machine - pentru mărirea vitezei de execuţie a aplicaţiilor Java;

Internet Connection Wizard - asistent pentru conectare / înregistrare la un provider local;

Offline browsing pack - pentru navigare când nu există o conexiune OnLine;

Wallet 3.0 - pentru comerţ facil şi sigur pe Web;

Agent 2.0 - pentru vizionarea caracterelor animate pe Web;


Help - pentru aflarea detaliilor de utilizare a browser-ului Internet Explorer;

Core fonts - pentru utilizarea / vizualizarea în bune condiţii a fonturilor TrueType®;

Dynamic HTML data binding - pentru sortarea rapidă a informaţiilor de pe Web;

Browsing enhancements - pentru utilizarea FTP (Protocol Transfer de fişiere);

VRML 2.0 viewer - pentru vizualizarea paginilor Web de tip VRML (Virtual Reality Meta Language);

DirectAnimation® application programming interface - îmbunătăţeşte modul de vizualizare a animaţiilor şi aplicaţiilor multimedia;

Vector graphics rendering - pentru vizionarea îmbunătăţită a graficii vectoriale;

AOL ART image format support - vizualizează imaginile create în formatul de fişiere AOL ART;

Microsoft Visual Basic® scripting support - pentru rularea rapidă a scripturilor;

Additional Web fonts - fonturi adiţionale.

„Războiul” browser-elor a început în 1990. De atunci, Internet Explorer este regele, fiind folosit pe mai mult de 95% din PC-urile conectate la Internet. La început, bătălia cea mare s-a dat între Netscape şi Internet Explorer. Explicaţia succesului lui Internet Explorer nu este dată neapărat de o slabă concurenţă, ci mai degrabă de faptul că acest browser este integrat în toate versiunile de Windows.

Pentru prima oară de ceva timp încoace, specialiştii au raportat o scădere în popularitate a browser-ului Microsoft. Este o scădere mică, dar semnificativă, pentru că ar putea crea un precedent. Internet Explorer a început să piardă teren din cauza rapoartelor cu privire la mai multe vulnerabilităţi în browser-ul de la Microsoft. Mai mult, departamentul guvernului american care se ocupă de securitatea IT&C a recomandat utilizatorilor să-ţi protejeze calculatoarele folosind şi alte browser-e. Internet Explorer este desuet atât în design, cât mai ales ca tehnologie. Din august 2001, când a fost lansată cea de-a şasea versiune, Internet Explorer nu a mai suferit nici o schimbare majoră. Dacă în 2001 era apreciat pentru inovaţiile pe care le aducea cu fiecare lansare, acum face eforturi să se alinieze la standardele concurenţei.

66..44 MMoottooaarree ddee ccăăuuttaarree ffoolloossiittee îînn ccaaddrruull rreeţţeelleeii IInntteerrnneett

Revoluţia informaţională provocată de dezvoltarea rapidă a tehnicii de calcul din ultimele decenii poate fi considerată drept una dintre cele mai spectaculoase realizări înregistate de omenire în ultima perioadă. Extinderea cu o viteză fantastică a reţelei şi schimbările continue care au loc în cadrul spaţiului virtual impun Internetul ca fiind exponentul de vârf al acestei revoluţii informaţionale.

Până la începutul anilor ’90, activitatea din Internet era limitată la organizaţiile guvernamentale, comunităţile de cercetare şi academice, iar textul era prezentat într-o formă plictisitoare (activităţile comerciale nu erau acceptate). Deşi zone largi din Internet operează încă în acest mod, mulţi utilizatori nu vor să le exploreze. În schimb, ei îşi limitează activitatea la World Wide Web, care nu numai că îşi prezintă informaţiile într-un format grafic care place celor crescuţi sub influenţa televiziunii şi a efectelor speciale, dar „îmbrăţişează” şi capitalismul prin permiterea publicităţii şi a comerţului on-line. Trebuie remarcat că aceste caracteristici sunt interdependente; deoarece producerea şi întreţinerea celor mai elaborate situri Web necesită milioane de dolari, nu este de mirare că acele companii aflate în avangarda creativităţii în Web se aşteaptă să câştige câţiva dolari pentru a-şi justifica investiţia. Astfel, comerţul electronic a câştigat segmente majore ale pieţei datorită perfecţionării protocoalelor şi creşterii gradului de securitate; în aceste condiţii, informaţia nu mai este gratuită sau, în orice caz, devine tot mai greu de dobândit.

Internetul joacă astăzi un rol major în găsirea informaţiilor necesare în orice domeniu de activitate; serviciile sale de localizare şi regăsire a resurselor sunt furnizate de instrumente de „răsfoire” (browsing tools) a colecţiilor de date, de căutare după anumite criterii ce reflectă interesul utilizatorilor şi de organizare a informaţiilor găsite pentru accesul ulterior cât mai rapid. a.Instrumente „clasice” de documentare


Prezentarea principalelor instrumente de căutare pe Internet nu poate debuta decât cu trecerea în revistă a elementelor de pionierat din istoria reţelei.

Archie2 este un instrument util pentru descoperirea resurselor, care obţine informaţii despre directoarele fiecărei locaţii FTP anonim din Internet pe care le cunoaşte. Utilizatorul specifică în cerere un şir de caractere, iar Archie furnizează o listă de fişiere al căror nume conţine şirul respectiv, pecum şi numele serverelor publice care păstrează aceste fişiere. Căutarea se face şi după conţinutul fişierelor; în acest caz, utilizatorul specifică un cuvânt şi primeşte lista fişierelor în a căror descriere apare cuvântul respectiv. Acest volum mare de informaţii este duplicat pe un număr însemnat de servere Archie distribuite geografic în toată lumea. Administratorii serverelor pot să ofere şi scurte descrieri ale pachetelor software conţinute în fişierele şi directoarele din locaţia lor, fără însă ca acesta să fie un lucru general valabil sau o obligaţie a lor.

Pentru a folosi serviciile Archie, un utilizator trebuie să aleagă unul dintre serverele Archie3 şi o metodă de acces: prin poştă electronică, prin Telnet la unul din serverele existente sau prin World Wide Web4. Un dezavantaj al acestui serviciu constă în faptul că baza de date memorează nume de fişiere, deci este necesară cunoaşterea a cel puţin unei porţiuni din numele fişierului dorit.

Gopher este un protocol dezvoltat la University of Minnesota, ca un serviciu descentralizat, bazat pe mai multe servere, fiecare furnizând o anumită categorie de informaţii: administrative, didactice etc. În plus, a fost realizată aplicaţia care ghidează utilizatorii în folosirea serviciului, fără a avea nevoie de cunoştinţe speciale şi fără să ştie unde este plasată informaţia, dacă există mai multe servere care o fac accesibilă sau care este modalitatea de acces. Prin serviciul Gopher, toate aceste informaţii devin transparente pentru utilizator; el are acces la arhive FTP, cărţi de telefon, cataloage de bibliotecă sau alte baze de date, cunoscând locurile în care se află informaţia, cum se realizează accesul şi ce servere o furnizează. Pentru serverele Gopher a fost elaborat un serviciu Veronica- care poate extinde căutările şi în cadrul altor baze de date disponibile în afara locaţiilor FTP. Un avantaj faţă de serviciile Archie constă în faptul că se pot efectua căutări şi după cuvinte cheie, facilitate de care Archie nu dispune.

WAIS5 (Wide Area Information Servers) este un serviciu de regăsire a informaţiei textuale (articole) pe baza conţinutului; utilizatorul vede doar interfaţa, programul fiind cel care se ocupă de modul de acces la informaţia din mii de baze de date diferite. O cerere tipică este formulată asrfel: „află articolele din biblioteca X care se referă la subiectul Y”; răspunsul constă într-o listă de articole care se referă la subiectul menţionat. Ulterior, WAIS poate afişa, la cerere, conţinutul acestor documente. Funcţionarea serviciului WAIS se bazează pe modelul client-server, comunicarea între clienţi şi servere fiind realizată printr-un protocol WAIS specific. În esenţă, o sesiune constă în interogarea directorului de servicii pentru aflarea unei liste de servere de baze de date ce prezintă interes pentru utilizator, urmată de interogări ale bazelor de date selectate. Un avantaj important constă în faptul că un servfer WAIS se poate adresa altor servere în momentul solicitării informaţiei. b. Motoare de căutare şi indexare

Majoritatea instrumentelor de căutare posedă mai mult decât simpla capacitate de a căuta documente; avantajele oferite de căutările după anumite cuvinte-cheie, posibilitatea folosirii operatorilor logici în

2 Archie, primul sistem destinat achiziţiei informaţiilor pe Internet, a fost dezvoltat de A. Emtage, P. Deutsch şi B.

Heelan de la Centrul de Calcul al Universităţii McGill din Canada 3 Baza de date Archie poate fi accesată la mai multe locaţii, cum ar fi: archie.rugters.edu, U.S.archie.sura.net,

archie.wide.ad.jp, archie.th-darmstadt.de. archie.doc.ic.ac.uk etc. 4 Câteva adrese prin care se poate accesa Archie sunt: www.lerc.nasa.gov/archieplex/,

www.aros.net/gateways/archie_gateway.html, www.gae.unican.ch/archie.html etc. 5 Serviciul WAIS a fost dezvoltat de Dow Jones and Company, Thinking Machine Corp., Apple Computer şi KPMG

Peat Marwick pentru a oferi utilizatorilor un instrument uniform, uşor de folosit, de acces la informaţie, independent de

localizarea acesteia.

http://www.lerc.nasa.gov/archieplex/

http://www.aros.net/gateways/archie_gateway.html

http://www.gae.unican.ch/archie.html


interogări sau serviciile suplimentare asigurate (legături cu magazine virtuale, ştiri zilnice, mica publicitate, ghiduri regionale sau informaţii bursiere) plasează paginile Web ce dispun de astfel de mecanisme de căutare în topul preferinţelor utilizatorilor de Internet.

Pornind de la aceste considerente, putem defini un motor de căutare ca fiind un server care navighează singur pe Internet şi capturează titlul, cuvintele-cheie şi conţinutul paginilor ce compun site-urile. Toate paginile găsite sînt înregistrate apoi într-o baza de date; în momentul în care un utilizator caută într-un motor de căutare după o anumită frază sau un cuvânt, motorul de căutare se va uita în această bază de date şi, în funcţie de anumite criterii de prioritate, va crea o listă pe care o va afişa sub formă de rezultat.

De regulă, pentru a căuta o anumită informaţie într-un motor de cautare, trebuie formulată o interogare alcătuită din cuvinte sau expresii având sensul cât mai apropiat de ceea ce se doreşte să se afle. După efectuarea cererii, motorul de căutare interoghează baza lui de date şi returnează o listă cu un număr mare de legături către situri Web care conţin cuvântul cheie sau expresia folosită. Această listă este însă fragmentată din cauza lipsei de spaţiu, astfel încât rezultatele unei interogări sunt afişate pe mai multe pagini în ordinea relevanţei , în funcţie de un algoritm specific fiecărui motor de căutare.

Deoarece nu toţi utilizatorii au răbdarea să deruleze toate paginile afişate ca rezultat al unei căutări, ar fi ideal ca situl creat să se regăsească pe prima pagină cu legături returnate după o interogare pentru a spori şansele ca acesta să fie văzut de un potenţial vizitator. În acest sens, se impune cunoaşterea structurii unui motor de căutare şi a criteriilor necesare pentru stabilirea relevanţei unui sit Web

Elementele principale ale unui motor de căutare sunt:

robotul, denumit şi “paianjen” sau “vierme” (robot, spider sau crawler , în limba engleză) – este un program care vizitează paginile Web, le citeşte şi apoi urmăreşte legăturile către alte pagini. Dar multe dintre paginile vizitate îşi pot modifică după un anumit timp conţinutul, se pot adăuga noi legături, iar unele pagini pot dispărea definitiv. De aceea, roboţii se întorc după un anumit interval de timp, de obicei o lună sau două, si vizitează din nou situl, căutând eventualele schimbări care au fost făcute. Aceste programe au o capacitate extraordinară de a citi şi de a prelucra date. Astfel, conform declaratiilor producătorilor, roboţii rapizi de la Altavista au capacitatea de a citi 1 GB de text pe secundă, respectiv 3 milioane de pagini Web pe zi

catalogul sau indexul – în cadrul căruia sunt „trecute” toate elementele găsite de robot. De fapt, acesta se aseamănă cu o bază de date imensă în care se află informaţii despre fiecare pagină Web găsită de robot. Atunci când un robot găseşte un sit care nu a fost încă indexat, va adăuga la baza de date o nouă înregistrare care va conţine titlul paginii, adresa paginii curente şi a eventualelor legături cu ea, precum şi porţiuni de text, care însă pot fi diferite de la un motor de căutare la altul. Există şi situaţii în care poate să treacă mult timp până când paginile noi sau modificate găsite de robot în urma unei noi căutări să fie adăugate la index; în acest caz, pagina nu este disponibilă la o eventuală căutare.

software-ul de căutare – reprezintă un program care permite căutarea printre milioanele de pagini înregistrate în index, precum şi afişarea rezultatului sub forma unei liste de legături , în ordinea pe care el o consideră cea mai relevantă .

Este interesant de menţionat că există şi alte tipuri de instrumente de căutare denumite generic directoare cu situri – care sortează siturile de Web pe categorii; fiecare dintre aceste categorii, cum ar fi cele guvernamentale, spre exemplu, poate fi împărţită, mai departe, în subcategorii, ca militare, politice, juridice sau fiscale. Pentru a găsi informaţia căutată într-un astfel de director de situri, utilizatorul efectuează clic pe fiecare categorie şi subcategorie până când găseşte ceea ce îl interesează sau caută după un cuvânt cheie pentru a găsi situri specifice. În afara motoarelor de căutare propriu-zise şi a directoarelor cu situri, sunt cunoscute şi alte instrumente de căutare, cum ar fi: mecanismele de meta-căutare6 – care acţionează simultan în bazele de date ale mai multor motoare de căutare, sortează rezultatele şi elimină duplicatele, extinzând astfel aria rezultatelor posibile; inelele Web7 (Webrings) -

6 Un astfel de instrument este www.metacrawler.com

7 Exemple de situri dedicate inelelor: www.webring.org. sau www.ringsurf.com.

http://www.webring.org/


permit paginilor de Web cu interese similare să formeze „inele” de situri; fiecare pagină din inel conţine legături care permit vizitatorilor să se deplaseze la un sit adiacent din inel, să acceseze un index al inelului sau să sară la un sit aleator din inel. În fiecare inel există un sit pentru administrare. Deşi majoritatea inelelor sunt dedicate jocurilor, astăzi există inele şi pentru alte domenii, cum ar fi: religie, studii medievale, situri ale indienilor americani etc.

Din multitudinea de instrumente de căutare disponibile, vom încerca să prezentăm, în continuare, pe cele care sunt considerate de specialişti ca fiind cele mai reprezentative şi eficiente. 1. Google http://www.google.com

Google este un joc de cuvinte provenit de la “googol” ce a fost dat de Milton Sirotta, nepotul matematicianului american Edward Kasner, pentru numărul reprezentat de 1 urmat de 100 de zerouri. Google foloseşte acest termen pentru a reflecta misiunea companiei de organizare a imensei cantităţi de informaţii disponibilă pe Web şi în întreaga lume. Este unul dintre cele mai bune portaluri existente, cu vaste posibilităţi de căutare chiar şi în limba română.

Caracteristica principală a motorului Google este de a selecta rezultatele căutărilor evaluând importanţa fiecărei pagini Web prin metode matematice, pe baza controlului unui număr de peste 500 milioane de variabile şi a peste 2 miliarde de termeni. Această tehnologie, denumită PageRank, actualmente în curs de a fi brevetată, controlează nu numai conţinutul paginilor Web, ci verifică şi eventuale alte situri care au legătură către această pagină; pe baza numărului şi a tipului de legături existente, pagina este clasată în ansamblul rezultatelor căutării.

Google, dezvoltator al celui mai mare motor de căutare din lume, oferă cel mai rapid şi uşor mod de a gasi informaţii pe Web. Prin accesarea a mai mult de 1,3 miliarde de pagini, Google oferă rezultate relevante către utilizatori, în mod obişnuit în mai puţin de jumătate de secundă. Azi, Google răspunde la mai mult de 100 de milioane căutari pe zi, iar cei care doresc, au şi posibilitatea să-şi înscrie propriul site pe acest portal.

În luna octombrie a anului curent, Google a anunţat că a reparat o „scăpare de securitate”8 în serviciul său de căutare pe Web, care ar fi putut da posibilitatea unor utilizatori neautorizaţi să modifice paginile sale. Conform părerilor specialiştilor, noua facilitate Google Desktop Search nu putea să impiedice un hacker să insereze un JavaScript pe adresa Web sau logo. Vulnerabilitatea ar putea permite unor persoane rău intenţionate să schimbe modul de afişare a paginii Google pentru a solicita date personale, precum numere de cărţi de credit ale vizitatorilor. Avertismentul cu privire la vulnerabilitate a venit la doar o săptamană după ce Google a lansat cel mai nou serviciu Web de căutare – un instrument de căutare a fişierelor pe un PC alături de căutarea de pagini Web. Experţii în securitate au studiat tehnologia şi au descoperit câteva lucruri interesante, şi anume indicii potrivit cărora “gigantul” în căutare ar putea să lanseze un client instant chat.

Specialişti în domeniu afirmă că “scăparea script-insertion” afectează de mai bine de doi ani site-ul principal al Google. Dar cu adăugarea Google Desktop, această deficienţă a devenit mult mai serioasă, deoarece plasează rezultatele unei cautări desktop în afişajul unei căutari Google obişnuite. Aceştia mai precizează că vulnerabilitatea ar fi putut permite altor persoane să inregistreze toate căutarile efectuate afectând, în principal, utilizatorii browserului Microsoft Internet Explorer.

2. Yahoo www.yahoo.com

Yahoo răspunde la căutări într-un mod atât de ordonat şi coerent încât aproape că utilizatorul este tentat să uite că Web-ul este o “ adunatură de informaţii ” fără nici un fel de ordine. Acesta funcţionează pe principiul subscrierii şi se bazează pe eforturile unei echipe de redactori care analizează paginile Web, le comentează şi le clasifică pe criterii diverse. Marea limitare a lui Yahoo este legată de faptul că nu conţine detalii despre siturile incluse.

8 Sursa: ştiri.rol.ro

http://www.google.com/

http://www.yahoo.com/


Yahoo, deşi pune accentul pe directorul său, foloseşte şi căutarea în ceea ce indexează “spiderul Google”, dacă rezultatele din propria bază de date nu sunt satisfăcătoare. Google foloseşte, în principal, ceea ce robotul său a indexat dar, dacă este cazul, face corespondenţă cu directorul Yahoo pentru a putea oferi şi categorii/subcategorii.

În prima decadă a lunii noiembrie 2004, Compania Yahoo Inc. a anunţat9 că va trece la utilizarea unei tehnologii proprii de căutare şi va renunţa la serviciile competitorului său Google. Anunţul, care era aşteptat de mai multă vreme de analişti, marchează sfârşitul unei lungi perioade de colaborare între Yahoo, operatorul celor mai vizitate pagini web din lume şi Google, operatorul celui mai popular motor de căutare pe Internet. Parteneriatul prietenos între cele două companii a evoluat într-o rivalitate intensă pe măsură ce popularitatea motorului de căutare Google a crescut, iar piaţa de publicitate bazată pe motoarele de căutare – pe care Yahoo a fost nevoită să o împartă cu alte companii – a explodat. Yahoo a făcut recent mai multe investiţii majore în acest sector, prin achiziţionarea motorului de căutare Inktomi şi a Overture Services, unul din jucătorii importanţi pe piaţa de publicitate destinată motoarelor de căutare. După încheierea tranziţiei, Yahoo va opera aproape jumătate din căutările pe web din Statele Unite, prin site-urile proprii şi prin cele ale unor parteneri precum serviciul MSN al Microsoft. În prezent, şi compania Microsoft elaborează un sistem propriu de căutare pe Web.

3. AltaVista www.altavista.digital.com

În timp ce alte site-uri de căutare oferă e-mail gratuit şi alte servicii, AltaVista rămâne un “căutator pur si simplu”; nu are nici măcar un director Web sau un căutator de Web. Totuşi, motorul de căutare AltaVista deţine cea mai mare bază de date Web, cu peste 100 de milioane de pagini ; informaţiile din această bază de date sunt reactualizate periodic, el indexand 10 milioane de pagini zilnic. Cei ce folosesc acest motor de căutare cunosc însă probleme de genul "29832 documents match your query", deoarece AltaVista “inventariază” fiecare cuvânt din fiecare pagina web. Pentru a obţine un număr mai mic de documente şi cu un conţinut adecvat, trebuie specificate cuvintele cheie cu grijă. Interesant este şi faptul că AltaVista a întors cel mai mare număr de legături relevante pentru aproape toate topicele căutate şi. de asemenea, deţine cele mai sofisticate opţiuni de căutare, incluzând şi posibilitatea de utilizare a wild card-urilor. Totuşi, dezavantajul motorului de căutare AltaVista constă în faptul că acesta face referinţă la atât de multe site-uri încât poţi să ai surpriza neplacută de a fi bombardat cu informaţii complet inutile.

4. Excite www.excite.com

Acest motor de căutare este a găsit întotdeauna link-uri cu privire la topicele căutate şi are un mod de căutare puternic, care permite utilizatorului să execute şi căutări booleene într-un mod foarte simplu. Deoarece roboţii de căutare care lucrează pentru Excite indexează întegul text al unei pagini, şi nu doar titlul sau indicatorii speciali numiţi prin meta-etichete, cererea utilizatorului va produce multe reuşite. În plus, lista de rezultate de la Excite oferă legături la situri similare cu aceasta (More Like This); de asemenea, Excite mai dispune, pe lângă facilitatea Simple Search (căutare simplă) şi de Power Search (căutare avansată). Spre deosebire de ceilalţi competitori, Excite nu începe prin a informa utilizatorul câte rezultate a determinat acţiunea de căutare; trebuie să apelezi o altă fereastră pentru a putea afla această informaţie. Ecranele sunt aglomerate cu posibilităţi puse la dispoziţia utilizatorului care par utile până în momentul în care acesta le apelează ; astfel, sunt furnizate link-uri către pagini care nu au nimic de-a face cu topica în discuţie.

5. Lycos www.lycos.com

9 Sursa: www.chip.ro

http://www.altavista.digital.com/

http://www.excite.com/

http://www.lycos.com/


Lycos a fost unul dintre primele mecanisme de căutare de largă răspândire ; unul dintre punctele forte ale acestuia este capacitatea sa de a găsi elemente neobişniute, cum ar fi sunete, fişiere cu imagini, reţete, cărţi sau informaţii despre un anume portofoliu de acţiuni. Lycos nu oferă foarte mari cantităţi de rezultate ca raspuns la o căutare, dar mecanismul său de căutare are alte calităţi. Are un algoritm de căutare bazat pe inteligenţa artificială, nu ia în considerare tag-urile META, ci încearcă să compună o temă pentru fiecare sit, apoi caută cuvinte care să-i sprijine tema gasită. Căutarea imaginilor şi a melodiilor este foarte uşoară şi utilizatorul poate opta pentru un mod de căutare avansat sau unul superstructurat, acestea furnizând un foarte bun control asupra modului în care sunt ordonate siturile alocate. Se pot restricţiona, de asemenea, căutările în sensul includerii doar a site-urilor pe care Lycos le consideră cele mai bune, cu descrieri explicite. De asemenea, una dintre cele mai renumite facilităţi din Lycos este capacitatea de a crea o hartă a fiecărei zone dorite.

6. HotBot www.hotbot.com

HotBot este considerat unul din cele mai bine făcute motoare de cautare ; astfel, numai AltaVista l-a întrecut în ceea ce priveşte cantitatea de informaţii furnizată, dar HotBot face căutarea avansată mult mai uşor decât o face AltaVista. Interfaţa HotBot lucrează bine atât pentru căutarea unor cuvinte simple, cât şi pentru căutari mai pretenţioase, cum ar fi acelea care restrâng căutarea la pagini create într-o anumită arie geografică sau într-o anumită perioadă de timp. La fel ca şi AltaVista, Infoseek, Lycos şi WebCrawler, HotBot poate căuta newsgroup-uri Usenet; poate, de asemenea, scana forumuri de discutii ale unor site-uri precum Salon si Pathfinder.

În ceea ce priveşte ultimele noutăţi în domeniul mecanismelor de căutare, Vivisimo a lansat un nou motor de cautare pe Internet10 – Clusty – care se pare că va fi un concurent serios pentru Google şi ar putea revoluţiona Internetul datorită modului de organizare a rezultatelor căutarii. Clusty poate fi găsit la adresa www.clusty.com şi se deosebeşte de alte motoare de căutare prin modul în care organizează rezultatele căutarii, facilitând căutarea utilizatorului printre sute de rezultate. Google este cel mai folosit motor de cautare în ultimii ani ; dezavantajul lui faţă de nou lansatul Clusty este că foloseşte o tehnologie liniară de căutare. Utilizatorul introduce un cuvânt-cheie ; de cele mai multe ori sunt afisate mii de rezultate şi din această cauză utilizatorul consideră că numai primele 10-20 de rezultate sunt şi cele mai relevante. Clusty promite să rezolve această problemă prin tehnologia de căutare "clustered". În loc să vadă o listă lungă cu rezultatele căutarii, utilizatorul beneficiază de o listă a categoriilor, afişată în partea stângă a ecranului, care conţine rezultatele relevante legate de cuvântul-cheie al căutarii. In plus, dacă o categorie conţine prea multe rezultate, este împarţită la randul ei în subcategorii. Găsirea informaţiei dorite este astfel, cel puţin teoretic, mai uşoară. Clusty foloseste mai multe surse pentru căutarile sale, de la MSN, Wisenut, Lycos şi Gigablast, pentru căutarile obisnuite, la Reuters sau Associated Press pentru ştiri. Oferă, de asemenea, un serviciu de căutare imagini, o enciclopedie şi chiar o secţiune de bârfe. Google şi Yahoo lipsesc din sursele folosite la căutare, drept dovadă că Clusty doreşte să le concureze. Utilizatorii de Internet Explorer pot descărca un toolbar, în timp ce utilizatorii Firefox sau Mozilla pot integra Clusty în câmpul de căutare integrat în browser.

Prezentarea serviciilor de căutare Web impune luarea în considerare şi a principalelor “realizări” româneşti din domeniu11; deşi nu putem concura cu “giganţii” mondiali ai Internetului, trebuie totuşi remarcat dinamismul Web-ului românesc.

10 Sursa: Capital 11 Cele mai importante motoare de căutare sunt: www.cauta.ro , Betesda, Acasa, www.click.ro, www.gaseste.com, Index2000, Kappa, Millennium, Portal, www.start.ro, www.rol.ro, www.caută.ro, RUN, Romanianvoice etc.

http://www.hotbot.com/

http://www.cauta.ro/

http://www.betesda.com/

http://www.acasa.ro/

http://www.click.ro/

http://www.gaseste.com/

http://www.index2000.ro/

http://www.kappa.ro/

http://www.millennium.ro/

http://www.portal.ro/

http://www.start.ro/

http://www.rol.ro/

http://www.caută.ro/

http://www.run.ro/

http://www.romanianvoice.com/

Date post:	01-Dec-2015
Category:	Documents
Upload:	mitudoran
View:	35 times
Download:	3 times

BTI

Documents