+ All Categories
Home > Documents > Curs AUTOMATICA

Curs AUTOMATICA

Date post: 03-Jan-2016
Category:
Upload: cojocarete-bogdan
View: 75 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
Description:
Curs
24
1 Cursul 1. Arhitectura unui calculator personal si functionarea sa Informatia medicala, caracterizata prin extrema complexitate si incertitudine, se deosebeste fundamental de informatia cu care se opereaza în alte domenii ale stiintei. Informatica medicala, la fel ca si bioinformatica sau alte domenii înrudite, a putut fi creata odata cu aparitia calculatoarelor, însa dezvoltarea substantiala este constatata abia dupa aparitia calculatoarelor personale si generalizarea folosirii lor. Informatizarea aparatur ii medicale a avut loc – si are loc în continuare – în mod accelerat. Nu numai operarea unui calculator personal si stapânirea softului general aferent, ci si lucrul întro retea de calculatoare trebuie sa fie însusite de catre medic. Cursul introductiv are ca scop familiarizarea cu notiunile fundamentale ale domeniului privind componenta unui calculator, cât si cu unele notiuni de informatica teoretica. Continutul acestui curs este urmatorul: 1.1. Introducere ..................................................................................................................... 2 1.2. Arhitectura unui calculator personal ........................................................................... 3 1.3. Memoria interna ............................................................................................................ 7 1.4. Intrari si iesiri ................................................................................................................. 8 1.5. Alfabete, codificari, limbaje ....................................................................................... 12 1.6. Functionarea calculatorului ......................................................................................... 15 1.7. Forme geometrice si grafeme ..................................................................................... 17 1.8. Coduri ............................................................................................................................ 19 1.9. Fonturi ............................................................................................................................. 23
Transcript
Page 1: Curs AUTOMATICA

1

Cursul 1. Arhitectura unui calculator personal si functionarea sa

Informatia medicala, caracterizata prin extrema complexitate si incertitudine, se

deosebeste fundamental de informatia cu care se opereaza în alte domenii ale stiintei.

Informatica medicala , la fel ca si bioinformatica sau alte domenii înrudite, a putut fi

creata odata cu aparitia calculatoarelor, însa dezvoltarea substantiala este constatata abia

dupa aparitia calculatoarelor personale si generalizarea folosirii lor. Informatizarea

aparatur ii medicale a avut loc – si are loc în continuare – în mod accelerat.

Nu numai operarea unui calculator personal si stapânirea softului general aferent, ci si

lucrul întro retea de calculatoare trebuie sa fie însusite de catre medic.

Cursul introductiv are ca scop familiarizarea cu notiunile fundamentale ale domeniului

privind componenta unui calculator, cât si cu unele notiuni de informatica teoretica.

Continutul acestui curs este urmatorul:

1.1. Introducere ..................................................................................................................... 2

1.2. Arhitectura unui calculator personal ........................................................................... 3

1.3. Memoria interna ............................................................................................................ 7

1.4. Intrari si iesiri ................................................................................................................. 8

1.5. Alfabete, codificari, limbaje ....................................................................................... 12

1.6. Functionarea calculatorului ......................................................................................... 15

1.7. Forme geometrice si grafeme ..................................................................................... 17

1.8. Coduri ............................................................................................................................ 19

1.9. Fonturi............................................................................................................................. 23

Page 2: Curs AUTOMATICA

2

1.1. Introducere

Termenul „PC” deriva din „personal computer”, despre care se presupune ca este folosit

de catre un singur utilizator, în opozitie cu „mainframe computer” folosit simultan de

multe (sute, chiar mii) de persoane.

Astazi un PC poate fi folosit pentru a efectua o sumedenie de operatiuni, mai simple

cum ar fi „scrierea” de scrisori sau chiar carti, tinerea evidentei „afacerilor”, jocuri, dar si

mai complexe cum ar fi auxiliare ale medicilor în activitatile lor specifice.

Sa specificam unii termeni utilizati în activitatile computerizate.

Orice PC are o memorie permanenta; asadar orice data „introdusa” în computer poate fi

stocata aici pentru exploatare ulterioara. Spunem ca salvam datele în acea memorie.

Evident, daca datele au fost stocate anterior, utilizatorul poate sa le regaseasca si sa le

proceseze. Datele regasite pot fi editate , adica modificate sau chiar distruse.

Deoarece fiecare PC are un monitor, rezultatele procesarii datelor – fie ca sunt

intermediare, sau sunt finale/definitive – pot fi monitorizate/afisate pe ecran.

În caz ca la PC este conectata o imprimanta, rezultatul final poate fi imprimat pe hârtie.

Iar daca PC-ul este atasat unei retele, datele din memoria sa pot fi transferate în memoria

altui PC (conectat).

Succesul impresionant al calculatoarelor personale a condus la o crestere exponentiala a

industriei softului, prin perfectionarea continua a programelor de „prelucrare de cuvinte”, a

instrumentelor grafice, a programelor de distractie si educationale, a realitatii virtuale.

Tendinta spre miniaturizare si compacitate a cond us la inventia computerelor

„handheld” cum sunt organizatoarele, notebook -urile, „comunicatoarele de e-mail”.

Structura lor permite pe de o parte accesul wireless („fara fir”) la Internet, iar pe de alta parte recunoasterea

scrisului de mâna.

O alta tendinta actuala

este cea de convergenta a

calculatoarelor si

telefoanelor mobile.

Page 3: Curs AUTOMATICA

3

1.2. Arhitectura unui calculator personal

Ce este un calculator? Raspuns simplu: un sistem electronic automat capabil sa

prelucreze date, ce reprezinta „informatii”, la viteze ce depasesc foarte mult posibilitatile

creierului uman.

Calculatoarele prelucreaza datele prin intermediul unor seturi de instructiuni (sau

comenzi) denumite programe sau aplicatii, create de programatori.

Indiferent de tipul sau, un calculator este compus din urmatoarele module principale,

denumite unitati:

1. Unitatea Centrala de Prelucrare (Central Processing Unit ), formata din Unitatea

Aritmetica-Logica (UAL) si Unitatea de Comanda si Control (UCC) este „creierul”

calculatorului. Este componenta capabila sa efectueze calculele si care supervizeaza

operatiunile efectuate de catre toate celelalte module.

2. Memoria este compusa în mod esential din doua componente:

a) me moria de lucru cunoscuta de obicei ca RAM (Random Access Memory) este

„volatila”, acest lucru însemnând ca datele sunt stocate (sau memorate) „pe termen

scurt” (pâna când date noi sunt „suprascrise” peste cele vechi, sau pâna la repornirea

calculatorului);

b) memoria permanenta este memoria unde pot fi stocate permanent datele. Este

denumita si memorie externa, de obicei pe suport magnetic sau optic.

3. Unitatea de intrare permite preluarea „informatiei” de catre un calculator.

Dispozitivele (echipamentele) de intrare sunt acele dispozitive prin intermediul carora

utilizatorul poate introduce informatiile sale în vederea prelucrarii lor. Exemple de

dispozitive de intrare: tastatura, mausul, camera video, microfonul, scane rul etc.

4. Unitatea de iesire are rolul de a afisa sau de a transmite rezultatele obtinute.

Echipamentele de iesire permit vizualizarea rezultatelor prelucrarii datelor. Exemple:

monitorul, imprimanta, plotterul, boxele sau castile etc.

Page 4: Curs AUTOMATICA

4

Termenul hardware provine din limba engleza si se refera la componenta fizica a unui

calculator, iar termenul software se refera la aplicatiile sau programele ce se executa pe un

calculator.

Tehnologia actuala permite constructia de dispozitive electronice care sa exprime în

mod distinctiv doua stari certe („închis sau deschis”, „pornit sau oprit”, „apasat sau

ridicat”, „0 sau 1”) fiind mult mai dificil si costisitor de realizat dispozitive care sa prezinte

3 sau mai multe stari certe distincte. Din acest motiv, calculato arele folosesc în interior

date reprezentate conventional prin secvente de 0 si 1. Pentru numere aceasta nu înseamna

altceva decât utilizarea sistemului binar de numeratie.

Pentru a stoca (memora), prelucra, prelua sau transmite date se utilizeaza urmatoarele

unitati de masura:

bit. Denumirea vine de la binary digit (cifra binara). Bitul este unitatea pentru

masurarea informatiei.

Byte . Un byte este exact memoria necesara pentru stocarea unui caracter (ASCII

extins). Byte-ul si multiplii sai sunt utilizati în mod curent pentru a exprima

capacitatea unei memorii, capacitatea de stocare a unui suport magnetic

(discheta, disc fix, CD-ROM etc), dar si pentru a exprima dimensiunea fisierelor.

În mod conventional, un byte este simbolizat prin litera B.

Cantitatile de date prelucrate de calculatoarele actuale sunt mari; acesta este motivul

pentru care sunt folositi multiplii ai byte-ului. Acesti multipli sunt:

1 KB (kilobyte) = 1024 B,

1 MB (megabyte) = 1024 KB = 1046576 B,

1 GB (gigabyte) = 1024 MB,

1 TB (terabyte) = 1024 GB,

1 PB (petabyte),

1 HB (exabyte).

(Mentionam ca 1024 = 210. Vom întâlni si alte puteri ale lui 2: 16 = 24, 256 = 28, dar si

65536 = 216.)

Page 5: Curs AUTOMATICA

5

Primele calculatoarele personale (PC - Personal Computer) au fost produse de catre

firma Apple Computer în anul 1977. Pe aceste calculatoare erau executate, la timpul

respectiv, programe proiectate si realizate de catre specialistii firmei Apple. Patru ani mai

târziu, în 1981, renumita firma de calculatoare IBM a lansat Calculatorul Personal IBM.

Dar, la timpul respectiv preturile erau mari si dotarea lor era foarte saraca; memoria de

lucru era redusa, iar primele calculatoare nici macar nu dispuneau de un hard disc pentru

stocarea datelor; în privinta aplicatiilor ce puteau fi rulate pe aceste sisteme de calcul, ele

nici nu existau si, fara programe, calculatoarele sunt inutilizabile.

Programul cu cea mai mare importanta, ce în mod obligatoriu trebuie rulat (executat) pe

un calculator, este sistemul de operare, el constituind limbajul comun de dialog între om si

calculator. Mergând pe ideea ca PC-urile nu vor cunoaste niciodata un volum mare de

vânzari, firma IBM nu s-a preocupat sa proiecteze un sistem de operare pentru acestea si a

cedat aceasta sarcina unei companii tinere si necunoscute la momentul respectiv.

Compania se numea Microsoft si astazi sistemele sale de operare ruleaza pe majoritatea

calculatoarelor personale din întreaga lume. Întemeietorul acestei firme, Bill Gates, este la

ora actuala unul din cei mai bogati oameni din lume.

În consecinta, calculatoarele personale întâlnite cel mai des sunt de doua tipuri: Apple

Macintosh si compatibile IBM. Cele doua modele dispun de o arhitectura fizica diferita, pe

ele ruleaza aplicatii specifice si sisteme de operare diferite. Cursul de fata se refera numai

la calculatoarele personale compatibile IBM-PC.

Privind un calculator personal putem distinge ca principala componenta hardware

unitatea de sistem, „gazduita” întro carcasa. Pe scurt, carcasa contine în interior placa de

baza, pe care se afla unitatea centrala de prelucrare si memoria (RAM), precum si alte placi

„de extensie” si cel putin un disc fix, dar poate contine si dispozitive pentru citirea/scrierea

dischetelor/discurilor optice.

Pe panoul frontal al carcasei se afla un buton POWER (pentru controlul alimentarii cu

curent electric) eventual si alte butoane si LED-uri. Pe panoul din spatele carcasei se

gasesc porturi seriale (COM, USB), porturi paralele (LPT) etc.

Insistam asupra faptului ca în interiorul carcasei se afla placa de baza (motherboard),

pe care se afla în mod uzual unitatea centrala de prelucrare si de care se leaga toate

celelalte componente interne sau externe ale sistemului de calcul.

Page 6: Curs AUTOMATICA

6

Initial unitatea centrala de prelucrare a fost proiectata si lansata de firma Intel, care a

ramas în continuare un nume cunoscut si apreciat. UCP mai este denumita si

(micro)procesor. Dar, odata cu sporirea popularitatii calculatoarelor personale, au aparut

alte firme concurente, ce au lansat pe piata microprocesoare compatibile cu cele produse de

Intel la un pret redus; AMD si Cyrix sunt doua dintre cele mai cunoscute nume de

producatori de microprocesoare destinate calculatoarelor personale.

Caracteristicile de baza pentru o unitate centrala de prelucrare sunt:

– tipul microprocesorului (exemple istorice: 8088, 80286, 386, 486, 586, 686, Pentium I,

Pentium II, Pentium III, Pentium IV etc.);

– frecventa maxima a ceasului, masurata în megaHertzi (exemple: 100 MHz, 133 MHz,

233 MHz, 400 MHz, 800 MHz, 1000 MHz = 1 GHz, 2 GHz).

Sa mentionam ca un procesor, indiferent de marimea si tipul sau, contine unitatea

aritmetica- logica (UAL), care este un ansamblu de circuite electronice capabil sa efectueze

operatiile de calcul, precum si o memorie „ultrarapida” sub forma unor registri. Registrii au

rolul de a cont ine „numerele” înainte de a fi adunate sau înmultite, pot contine adrese ale

unor celule de memorie, etc.

Transferul de date între unitatea centrala de prelucrare si celelalte componente se

realizeaza prin magistrala (bus). Magistrala are o „latime” de 8, 16, 32 sau 64 de biti. În

general, în momentul de fata calculatoarele de tip PC sunt echipate cu microprocesoare pe

32 de biti, deci cele pe 16 biti sunt depasite tehnologic. Dar, pentru a exploata capacitatea

de prelucrare pe 32 de biti a unui microprocesor este necesar ca si programele instalate pe

calculator sa fie proiectate corespunzator.

Noul salt, la 64 de biti, practic dubleaza viteza de lucru si dezvolta considerabil

posibilitatile de procesare. Intel produce de mai multa vreme procesorul Itanium, pe 64 de

biti, functional pe platforma IA-64, iar mai nou si AMD s-a lansat pe piata procesoarelor

pe 64 de biti. Tendinta de trecere spre arhitecturi pe 64 de biti se manifesta si în cazul

sistemelor de operare Linux. Binecunoscuta companie Microsoft a lansat de câtiva ani

sistemul de operare Windows 2000, care este pregatit sa functioneze pe arhitecturi de 64 de

biti. Sistemele în functiune, chiar cele de uz personal, vor functiona în marea lor majoritate

pe 64 de biti.

Page 7: Curs AUTOMATICA

7

1.3. Memoria interna

La calculatoarele personale întâlnim diverse tipuri de memorie, respectiv medii de

stocare temporara a datelor:

a) ROM (Read Only Memory) este o memorie permanenta. Aici sunt stocate date

referitoare la componenta fizica a calculatorului (tipul de disc si caracteristicile sale, data si

ora, tipul unitatii de discheta, „locul” de unde se încarca sistemul de operare, etc.) cât si un

program care poate fi lansat în executie la pornirea calculatorului. Acest program si setul

de date referitor la componenta formeaza BIOS-ul (Basic Input Output System ), adica

sistemul fundamental de control al intrarilor si iesirilor. Utilizatorul nu poate accesa datele

din ROM decât prin intermediul programului CMOS Setup care permite si configurarea

hardware a echipamentului de calcul.

b) RAM (Random Access Memory) este o memorie volatila, a carei capacitate este în jur

de un megabyte (≈ 1 MB). În RAM sunt plasate toate datele folosite la un moment dat.

Mai precis, în RAM sunt plasate urmatoarele:

– sistemul de operare,

– programele necesare comunicarii cu dispozitivele periferice (drivers),

– programe de tip TSR (Terminate and Stay Resident) care, dupa ce sunt lansate în

executie, ramân stocate,

– programe de lucru curente,

– datele de lucru curente.

c) Memoria cache este un modul de memorie „scumpa” plasat initial pe placa de baza.

Memoria cache (se citeste „cas”, termenul provine din limba franceza) este folosita în

scopul maririi vitezei de lucru, fara a scumpi excesiv costul calculatorului. Timpul de acces

la datele din memoria cache este cu mult mai redus decât timpul de acces datele din RAM

(si incomparabil mai redus decât timpul de acces la datele stocate pe un disc). În prezent

poate fi gasita, în parte, în interiorul procesorului.

Page 8: Curs AUTOMATICA

8

1.4. Intrari si iesiri

Placa video împreuna cu monitorul fac parte din ansamblul video al echipamentului de

calcul.

De obicei diagonala ecranului monitorului se exprima în inch (" = toli). Traditional

întâlnim valori de 15" (≈ 38 cm) sau 17" (≈ 43 cm). Însa dimensiunile fizice ale ecranului

nu sunt atât de importante precum este rezolutia monitorului – care precizeaza numarul de

coloane si de linii formate din pixelii ce apar pe ecran – si rata de reîmprospatare a

imaginii. Prezinta importanta de asemenea modelul de colorare a pixelilor.

Calitatea unei imagini colorate este considerata „buna” în caz ca rezolutia este de cel

putin 1024 (coloane) × 768 (linii), rata de reîmprospatare este de cel putin 60 Hz, iar placa

video este capabila de a controla cel putin 16 milioane de nuante de culoare pentru fiecare

pixel în parte. Este necesara o memorie de cel putin 4 MB pentru a satisface aceste cerinte

de calitate.

Sa subliniem faptul ca placa video „comanda” imaginea afisata pe ecran prin controlarea

– la frecventa data de rata de reîmprospatare – continutului unei memorii speciale, numita

video RAM, plasata de obicei pe placa video.

Sa precizam si faptul ca putem ajusta stralucirea, contrastul, dimensiunile si centrarea

imaginii pe ecran prin intermediul unor „controale” speciale ale monitorului.

Sistemele de operare actuale (cum este Windows) se bazeaza pe un indicator-cursor pe

ecran pentru selectarea si executarea comenzilor afisate pe ecran. Pentru controlul pozitiei

acestui indicator-cursor se utilizeaza un dispozitiv special, mausul.

Mausul „clasic” este conectat prin cablu la un port dedicat sau la un port serial standard

de pe placa de baza. Mausul are deasupra doua sau trei butoane (cel stâng, cel drept, posibil

si cel din mijloc), iar dedesubt se afla o bila de cauciuc ce se poate roti liber. Miscarile bilei

pe o suprafata plana sunt detectate si transformate în miscari ale indicatorului-cursor pe

ecran.

Un clic cu mausul înseamna de obicei apasarea butonului din stânga urmata (imediat) de

eliberarea sa. Evident, putem efectua un clic cu orice alt buto n. Un clic urmat imediat de al

doilea clic (pe acelasi buton) este numit dublu-clic. Iar actiunea de apasare a unui buton si

pastrare apasata a sa, în timp ce bila se misca, este numita tragere a mausului.

Page 9: Curs AUTOMATICA

9

Unele calculatoare personale, ca de exemplu cele de tip laptop sau notebook , pot avea

alte dispozitive pentru controlul indicatorului-cursor pe ecran, cum este asa-numitul

trackball.

Tastatura este dispozitivul de intrare „clasic” pentru calculatoarele personale. Se

conecteaza la placa de baza prin cab lu sau, mai recent, prin infrarosii.

Tastatura standard contine peste 100 de taste si trei LED-uri. Aceste LED-uri (denumite

NumLock, CapsLock, and ScrollLock) sunt controlate prin trei taste dedicate (denumite

corespunzator); starea lor determina regimul de lucru al tastaturii.

Celelalte taste pot fi grupate în patru grupuri:

1) Cel mai mare grup este cel al tastelor alfanumerice. În acest grup sunt plasate taste

ce corespund tuturor „tastelor” unei masini de scris clasice, asadar cifrelor, literelor,

semnelor aritmetice si gramaticale, dar si o tasta [Tab], doua [Shift], una [Enter]; în plus,

avem în aceasta grupa o tasta [BackSpace], doua [Ctrl] si doua [Alt];

2) Grupul „numeric” este localizat în partea dreapta a tastaturii. Sunt reproduse aici

tastele ce apar pe vechile masini electrice de calculat;

3) Cele 12 taste functionale [F1]- [F12] sunt plasate deasupra grupului alfanumeric;

4) Grupul tastelor de deplasare contine patru taste sageti si alte sase, inscriptionate

[Insert], [Delete], [Home], [End], [Page Up], si [Page Down] .

Pe orice tastatura se afla taste suplimentare, inscriptionate [Esc(ape)], [Pr(in)t Scr(een)],

si [Pause]. În prezent, pe unele tastaturi se afla taste speciale, având functionalitati speciale

în Windows sau în Internet. Cele mai des întâlnite sunt tasta Win logo [ÿ] – ce deschide

meniul Start – si tasta Menu [3] – ce deschide acelasi meniu ca si apasarea butonului din

dreapta al mausului.

Tastaturile laptop-urilor si notebook-urilor sunt întrucâtva diferite. Pe acestea se afla

taste pentru controlul monitorului.

În general nu se poate spune nimic „definitiv” despre rolul tastelor, cu exceptia faptului

ca apasarea si eliberarea lor, singure sau în conjunctie cu alta/altele, trimit „mesaje”

specifice catre unitatea centrala. Dar felul în care sunt interpretate aceste „mesaje” depinde

în mod esential de programul aflat în executie.

Page 10: Curs AUTOMATICA

10

Totusi, cei mai multi programatori respecta câteva reguli „universale”:

– apasarea tastei [Enter] semnifica o confirmare a comenzii selectate;

– apasarea tastei [Esc] semnifica o anulare a ultimei comenzi sau actiuni;

– apasarea tastei [F1] declanseaza o rutina de ajutorare a utilizatorului, caruia i se ofera

explicatii pertinente ce depind de starea în care se afla programul.

Atunci când lucram sub Windows, trebuie sa stim ca apasarea tastei [Alt] în conjunctie

cu [F4], ceea ce se noteaza [Alt]+[F4], declanseaza închiderea ferestrei curente. Iar

combinatia [Ctrl]+[Alt]+[Delete] este foarte importanta, ea constituie primul pas în

închiderea unei aplicatii pentru care s-a pierdut controlul.

Unitatea de discheta (floppy disk unit ) are rolul de a citi/scrie date de pe/pe dischete.

Dischetele pot fi protejate la scriere; de exemplu, în cazul dischetelor de 3.5 inch acest

lucru este realizat prin intermediul unei ferestre glisante. Pe o discheta protejata nu se pot

înscrie date. Unitatile de discheta sunt desemnate prin literele alfabetului A sau B. Litera A

corespunde primei unitati de discheta din calculator, iar litera B celei de a doua unitati de

discheta, daca aceasta exista.

Discul fix , numit si hard disc (hard-disk ), contine de regula memoria permanenta de

stocare pentru date si programe. Stocarea se face în continuturi de fisiere, grupate în

dosare. Capacitatea unui disc fix masoara în gigabytes. Se afla în interiorul unitatii de

sistem si este deosebit de sensibil, trebuie protejat atât fata de socuri mecanice, cât si de

temperaturi mult prea ridicate sau prea scazute. În mod normal, întrun sistem de calcul pot

exista unul sau mai multe discuri fixe. Discurile fixe sunt de regula partitionate, iar

partitiile sunt identificate prin literele alfabetului începând traditional cu litera C.

Unitatea pentru disc compact (CD-ROM Unit) are ca scop citirea discurilor compacte

(CD-ROM). Unitatile pentru CD-ROM se caracterizeaza prin viteza de citire a datelor.

Este important de stiut ca unitatile pentru discuri compacte sunt de doua tipuri:

1. Cele uzuale pot doar citi informatiile de pe un disc compact, dar nu le pot modifica.

2. Exista inscriptionatoare de CD (CD Recorder) utilizate pentru a stoca datele pe

discurile compacte. Astazi sunt din ce în ce mai utilizate discurile compacte reinscriptible

(CD-RW) care permit reinscriptionarea informatiilor.

Page 11: Curs AUTOMATICA

11

Porturile seriale constituie una dintre modalitatile de schimb de date cu dispozit ivele

periferice. Viteza de transfer este relativ scazuta, deoarece transferul de date se face

secvential, bit dupa bit. Un port serial este reprezentat de regula printr-o mufa în spatele

calculatorului la care se conecteaza echipamente periferice de tip serial maus, imprimanta

seriala, modem extern, etc. Porturile seriale clasice sunt porturile COM; mai recent au

aparut si porturi USB.

Porturile paralele constituie alta cale de transfer a datelor din/spre exterior. Viteza de

transfer este superioara porturilor seriale clasice deoarece transferul presupune transmisia

simultana a 8 biti de date. Porturile paralele clasice sunt porturile LPT, utilizate pentru

conectarea imprimantelor.

Totusi, facilitatea utilizarii porturilor seriale universale (USB) face ca în prezent acestea

sa fie preferate atât pentru conectarea imprimantelor, cât si pentru conectarea dispozitivelor

de stocare externa de tip flash memory. În imaginile urmatoare apar porturile unui PC

precum si un dispozitiv extern de memorare ce poate fi conectat la un port USB.

Exercitii. 1) Identificati numarul si tipurile de porturi de care dispune calculatorul pe

care lucrati.

2) Aflati amanunte despre magistrala universala seriala si modul ei de functionare.

3) Informati-va asupra scanerelor si recunoasterii optice a caracterelor.

4) Efectuati comparatii între CD-ROM, CD-RW si DVD.

5) Calculatoarele personale actuale au „sunet integrat pe placa de baza”. Ce înseamna

aceasta?

Page 12: Curs AUTOMATICA

12

1.5. Alfabete, codificari, limbaje

Începem aceasta sectiune de informatica teoretica prin a considera un alfabet A format

din litere. Un cuvânt de lungime n este o functie c : {1, 2, …, n} ? A . Se obisnuieste sa-l

scriem c1c2…cn.

Exemplu: alfabetul binar A = {0 , 1}, format din doua litere (0 si 1 ). Cuvintele de

lungime 2 sunt urmatoarele (în numar de 4): 00, 01, 10, 11, iar cele de lungime 3 sunt

urmatoarele (în numar de 8): 000 , 001, 010, 011, 100 , 101, 110, 111. Cuvintele binare se

mai numesc si secvente de biti. Reamintim ca despre o memorie în care se poate stoca

exact o litera a acestui alfabet binar se spune ca are capacitatea de 1 Bit.

Ca operatii cu cuvinte putem semnala juxtapunerea:

(c1c2…cn, d1d2…dm) a c1c2…cnd1d2…d m

(nu este comutativa, dar este asociativa). Pentru ea se utilizeaza semnul +.

Prin codificare se întelege exprimarea literelor unui alfabet B prin cuvinte formate cu

literele altui alfabet A.

Exemplu. Daca B = {A, C, G, T} iar A = {0, 1} este alfabetul binar, o prima codificare

este urmatoarea:

A a 00, C a 01, G a 10, T a 11.

În acest fel fiecare litera a alfabetului B poate fi stocata întro memorie de capacitate 2

Biti. Acest lucru nu se întâmpla însa daca vom adopta codificarea urmatoare:

A a 0, C a 10, G a 110, T a 111.

Prin limbaj L (peste alfabetul A) se întelege o parte a multimii cuvintelor formate cu

literele lui A. Unele limbaje sunt descrise gramatical, ceea ce înseamna ca toate cuvintele

sunt obtinute prin utilizarea unor reguli explicite.

De exemplu, sa consideram alfabetul A = {a, b}, iar gramatica formata dintro singura

regula (a se citi „a se înlocuieste cu b, iar b se înlocuieste cu ab”):

(R) a → b, b → ab.

În aceste conditii, limbajul L generat de litera a este urmatorul

L = {a, b, ab, bab , abbab, bababbab, abbabbababbab, bababbababbabbababbab, …}

Page 13: Curs AUTOMATICA

13

Interpretarea cuvintelor limbajului ar putea fi legata de procese de crestere biologica.

Un alt exemplu interesant este urmatorul: alfabetul este A = {s, d, i}, iar gramatica este

formata din regula

(R) s → s, d → d, i → isidisi

Limbajul L generat de cuvântul ididi este legat de asa-numitii fractali. Ne dam seama

usor de acest lucru daca interpretam litera s ca o rotatie spre stânga cu 60º, litera d ca o

rotatie spre dreapta cu 120º, iar i ca un pas înainte. În aceasta interpretare ididi va descrie

un triunghi echilateral! Capacitatea de interpretare corecta este un atribut al inteligentei!

Alfabetele informaticii sunt formate din caractere . Initial caracterele (ASCII) erau în

numar de 128 = 27, ele reprezentând nu doar literele mici/mari ale alfabetului englez si

cifrele arabe, dar si semnele de punctuatie, câteva semne matematice, o serie de litere

grecesti sau ale altor alfabete.

Fiecare caracter ASCII (extins) poate fi reprezentat unic printr-o secventa de 8 biti

(octet). Exemple:

litera A 0100 0001 litera a 0110 0001

semnul ! 0010 0001 cifra 0 0011 0001

În prezent caracterele folosite (UNICODE) sunt în numar de 65536 = 216, ceea ce este

suficient pentru reprezentarea semnelor tuturor alfabetelor naturale, precum si a diverselor

simboluri.

Fiecare caracter UNICODE ar putea fi stocat întro memorie de 16 Biti = 2 Bytes (adica

ar putea fi codificat printr-un cuvânt format din 16 cifre binare, sau printr-un numar

cuprins între 0 si 65535 inclusiv). Însa reprezentarea caracterelor UNICODE în secvente de

biti nu este atât de simpla. Caracterele având codurile între 1 si 127 sunt reprezentate

printr-un singur octet, al carui prim bit este 0:

0 b6 b5 b 4 b3 b2 b1 b0

Caracterul NUL (cu codul 0) precum si caracterele având codurile între 128 si 2047 sunt

reprezentate prin doi octeti, primul începând cu 110, al doilea cu 10:

110 b10 b9 b8 b7 b6 10 b5 b4 b3 b 2 b1 b0

Page 14: Curs AUTOMATICA

14

În sfârsit, caracterele având codurile între 2048 si 65535 sunt reprezentate prin trei

octeti, primul începând cu 1110 , al doilea si al treilea cu 10 :

1110 b15 b14 b13 b12 10 b11 b10 b9 b8 b7 b6 10 b5 b4 b3 b2 b1 b 0

Exemple:

litera A (cod 65) 0100 0001 litera â (cod 131) 1100 0010 1000 0011

Nu trebuie sa confundam însa caracterele (UNICODE sau chiar ASCII) cu semnele

grafice care sunt afisate pe ecrane sau imprimate pe hârtie. Aceste semne grafice sunt

interpretari ale caracterelor, este posibil ca acelasi caracter sa aiba interpretari diverse.

Trebuie sa retinem notiunea de font, ca ansamblu de descrieri (semne) grafice asociate

tuturor caracterelor alfabetului. De exemplu, caracterele 36 si 68 sunt descrise astfel:

Fontul caracterul

Symbol Times New Roman Arial Wingdings

36 ∃ $ $ $

68 ∆ D D D

Prin traditie, caracterele cu coduri între 32 si 127 sunt numite caractere text sau

printabile, în fonturile de litere acestora le corespund semnele aflate pe taste. Despre

caracterele 32 (space = blanc), 9 (tab), 10 (line feed) si 13 (carriage return ) se spune ca

sunt albe.

Exercitii. 1) Imprimantele atasate calculatoarelor personale pot fi controlate prin

comenzi date în diverse limbaje. Aflati amanunte asupra câtorva limbaje de comanda

(Postscript, PCL, ...).

2) Întâlnim uneori expresiile „caracter ANSI” si „caracter ASCII”. În ce masura acestea

se refera la aceleasi obiecte?

3) Identificati reprezentarile literelor românesti a, s, t prin caractere UNICODE.

Page 15: Curs AUTOMATICA

15

1.6. Functionarea calculatorului

În continuare vom face câteva consideratii elementare privind modul în care

functioneaza un calculator. Procesorul prelucreaza („executa”) instructiuni exprimate binar

în cod-masina. Iata un exemplu teoretic de instructiune în cod-masina

1000110010100000

„tradusa” în limbajul de asamblare prin

add A,B

si interpretata în limbajul natural astfel: „aduna continutul registrului B peste continutul

registrului A” (rezultatul adunarii va fi plasat, evident, în registrul A), adica A ? A + B.

În aprecierea de ansamblu a activitatii procesorului, trebuie sa luam în considerare si:

a) capacitatea registrilor; o suma-rezutat al adunarii ce depaseste capacitatea maxima a

registrului A ar trebui sa declanseze un semnal de alarma de tip overflow;

b) durata de efectuare a adunarii. Aceasta este masurata printr-un numar de unitati de

timp speciale.

Compilatorul este un program ce traduce programele noastre, exprimate initial întrun

limbaj de programare „de nivel înalt”, apropiat de limbajul natural (= limba engleza?) în

secvente de instructiuni exprimate în limbajul de asamblare.

Asamblorul este un program ce traduce un program exprimat în limbajul de asamblare

întro secventa binara ce poate fi prelucrata de catre procesor, adica „executata”.

Pe durata executiei lor, programele sunt depuse în memorie.

Sistemul de operare este un program fundamental, a carui prima sarcina este cea de a

administra resursele sistemului de calcul în beneficiul tuturor programelor care sunt

executate pe acel sistem de calcul. A doua sarcina este cea de a oferi utilizatorilor (umani)

o interfata cât mai comoda spre sistemul de calcul.

Celelalte programe se subîmpart în doua grupe:

a) softul auxiliar, destinat programatorilor, ce include compilatoare si asambloare.

b) aplicatiile, destinate utilizatorilor obisnuiti, care nu au cunostinte de programare.

Trebuie sa mentionam aici ca exista doua tipuri de aplicatii:

Page 16: Curs AUTOMATICA

16

b1) de uz general, destinate tuturor. Acest tip include editoarele de texte, aplicatiile

de calcul tabelar etc. Datorita numarului urias de persoane ce utilizeaza aplicatiile de uz

general, aceste aplicatii sunt relativ ieftine;

b2) specifice fiecarei activitati umane specializate. Fiecare „meserie” îsi are softul

specific, cu un numar de utilizatori redus si, de regula, costând mult mai scump.

Exercitii. 1) În jargonul informaticii au aparut în deceniul trecut cuvintele applet si

cookie. Aflati întelesul acestor cuvinte.

2) Aflati informatii despre registrii unui procesor Pentium IV si specificul utilizarii lor.

3) Programatorii, pentru a crea aplicatii independente, folosesc asa-numitele medii de

programare. Aflati amanunte despre continutul câtorva medii de programare.

4) Odata cu extinderea Internetului au aparut noi limbaje de programare, specifice.

Aflati amanunte despre HTML, PHP si XML.

Page 17: Curs AUTOMATICA

17

1.7. Forme geometrice si grafeme

Modelul geometric clasic pentru desenare este planul, iar notiunile de punct, segment

de dreapta, linie curba, zona, domeniu plan, dreptunghi/patrat, elipsa/cerc, poli-linie (=

linie frânta) sunt bine cunoscute din scoala elementara. Însa atât ecranul monitorului, cât

si pagina de hârtie aflata în imprimanta nu pot fi tratate de catre calculator conform cu

aceste notiuni clasice. Specificul activitatilor calculatorului face ca sa nu putem trata

„direct” obiectele ideale continue. Evident, în lucrul cu calculatorul toate obiectele ideale

„continue” vor trebui sa fie aproximate prin obiecte discrete, si este de dorit ca

aproximarea sa fie atât de buna încât folosindu-ne de simturile noastre sa nu percepem

diferentele.

Asadar, punctul clasic „lipsit de dimensiuni” va fi aproximat printr-o mica zona, de

obicei patrata (posibil însa si dreptunghiulara, sau chiar exagonala). Segment ele de

dreapta – si alte linii – vor fi aproximate prin succesiuni de zone punctuale etc.

Redarea segmentului Redarea segmentului

Segment ideal întro retea patrata întro retea exagonala

(Evident, impresia de „linie dreapta” – greu de acceptat în unele situatii – poate fi

obtinuta prin unele tehnici de accentuare, cum ar fi de exemplu tehnica folosirii unor

nuante de gri intermediare între „alb” si „negru” sau cea a folosirii unor „puncte” negre

de mai multe dimensiuni.)

Sa facem în fina l observatia ca „segment” pe ecran sau pe hârtia imprimata este doar o

impresie, obtinuta prin iluzii optice.

Obtinerea impresiei de „cerc” – ca de altfel de orice curba „continua” – se face prin

folosirea de tehnici speciale, dintre care cea mai cunoscuta este cea a îmbinarii de

„segmente de curba Bézier”.

Page 18: Curs AUTOMATICA

18

Segmente de curba Bézier

Un segment de curba Bézier, cu extremitatile A si B , este determinat de înca doua

puncte (C si D în figura de mai sus) asa încât segmentele de dreapta AC si BD sunt

tangente la segmentul de curba. Impresia de netezime a unei curbe formata din

segmentele A(CD)B si A'(C'D')B' unde A' = B se obtine prin alinierea segmentelor de

dreapta BD si A'C.

Asadar, sa retinem ideea ca orice linie curba se obtine prin (discretizarea unei)

juxtapuneri de segmente de dreapta si/sau segment de curba Bézier.

O forma grafica se compune din doua informatii:

1) descrierea standard a unor curbe închise,

2) informatia de colorare a „interiorului”.

Descrierea conturului prin Redarea pe ecran sau

segmente de curba Bézier la imprimanta

Page 19: Curs AUTOMATICA

19

1.8. Coduri

ASCII este prescurtarea sintagmei American Standard Code for Information

Interchange. Este un alfabet standardizat în S.U.A. cu mult timp înainte de aparitia

primului calculator „electronic”.

Cele 128 de „litere” ale sale, numite caractere , reprezinta semne clasice uzuale: litere,

cifre, semne de punctuatie, semne aritmetice, dar si anumite actiuni legate de folosirea

masinii de scris (precursoarea tastaturii) si a telegrafului (precursorul Internetului).

Caracterele alfabetului ASCII sunt identificate de catre numerele naturale între 0 si 127

(inclusiv). Sa precizam ca orice asemenea numar este reprezentabil printr-o secventa

distincta de 7 cifre binare.

Cu mentiunea ca spatiul alb (folosit pentru a separa cuvintele între ele) este reprezentat

prin caracterul 32 (adica prin secventa de cifre binare 0100000), sa listam în tabelul de

mai jos reprezentarea uzuala a caracterelor între 32 si 126. Dedesubtul reprezentarii, între

paranteze, este trecuta denumirea Postscript a reprezentarii. (Postscript este denumirea

generica a unui limbaj de comanda utilizat de catre procesoarele unor imprimante.)

Sa precizam si interpretarea altor câtorva caractere (ce nu se regasesc în tabel):

9 (tab) comanda de salt spre dreapta la primul tabulator fixat la

masina de scris,

10 (carriage return) comanda de revenire a capului masinii de scris la capatul

din stânga al rândului curent,

13 (line feed) comanda de avansare a unui rând la masina de scris,

27 (escape) comanda de introducere a unei secvente speciale.

Page 20: Curs AUTOMATICA

20

Caracterul Caracterul Caracterul 32

(0100000) spatiul alb (space )

47 / (slash)

90 Z (Z)

33 ! (exclam)

48 (0110000)

0 (zero)

91 [ (bracketleft)

34 ” (quotedbl)

49 1 (one)

92 \ (backslash)

35 # (numbersign)

... 93 ] (bracketright)

36 $ (dollar)

57 9 (nine)

94 ^ (asciicircum)

37 % (percent )

58 : (colon)

95 _ (underscore)

38 & (ampersand)

59 ; (semicolon)

96 ̀(grave)

39 ’ (quotesingle)

60 < (less)

97 (1100001)

a (a)

40 ( (parenleft)

61 = (equal)

98 b (b)

41 ) (parenright)

62 > (greater)

...

42 * (asterisk )

63 ? (question)

122 z (z)

43 + (plus)

64 @ (at)

123 { (braceleft)

44 , (comma)

65 (1000001)

A (A)

124 | (bar)

45 - (hyphen)

66 B (B)

125 } (braceright)

46 . (period)

... 126 ~ (asciitilde)

Este destul de evident ca aceste 128 de caractere nu pot satisface întreaga diversitate de

semne folosite de catre diferitele societati umane. Nu sunt reprezentate prin caractere

ASCII literele a, â, î, s, t (ca si multe altele). Chiar si în S.U.A. au fost adoptate alte

alfabete standard, mai cuprinzatoare. Exemple:

1) alfabetul ANSI (initialele de la American National Standards Institute) utilizat în

primele versiuni Windows, format din 256 de caractere, dintre care primele 128 identice

cu caracterele ASCII;

2) alfabetul ISO Latin-1, format si acesta din 256 de caractere, în mare masura

similare celor din alfabetul ANSI. În acesta sunt reprezentate multe litere cu diacritice,

printre care regasim â si î (datorita aparitiei lor în textele frantuzesti);

Page 21: Curs AUTOMATICA

21

3) alfabetul (Microsoft) Unicode ce permite – prin cele 65536 caractere ale sale – sa

fie reprezentate toate semnele utilizate în societatile umane. Pentru compatibilitate, si în

acesta caracterele 32-126 sunt exact cele ASCII clasice (care apar pe tastaturile standard).

Gasim reprezentate aici toate cele 10 caractere cu diacritice folosite în limba româna.

Fiecare caracter Unicode este reprezentabil unic prin 16 cifre binare (grupate în doua

grupe de câte 8 cifre binare fiecare):

b15 b 14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b 6 b5 b4 b3 b2 b1 b 0

Cifrele binare b0, …, b15 au valori diferite, în functie de pozitia fiecareia. Daca b0 = 0

si b0 = 1 au valoarea numerelor 0 respectiv 1, nu acelasi lucru se poate spune despre

celelalte. Astfel, b1 = 1 are valoarea numarului 2, b2 = 1 are valoarea numarului 4, …,

b6 = 1 are valoarea numarului 64, b15 = 1 are valoarea numarului 32768, iar ansamblul

00000000 11101110 are valoarea numarului 128+64+32+8+4+2 = 238 (numar care

reprezinta caracterul- litera î).

Folosirea grupelor de 8 cifre binare nu trebuie sa ne surprinda. Prin traditie, stocarea si

transmisia informatiei se face în octeti.

Se observa ca „marimea” cifrelor binare creste pe masura ce ne deplasam de la dreapta

spre stânga. Observam ca cifrele binare de valori mici sunt în grupa din dreapta (cea

„terminala”). Este situatia identificata ca „Unicode big endian”, specifica calculatoarelor

din familia Macintosh.

Nu întotdeauna însa cele doua grupe sunt pozitionate în aceasta ordine. Este posibil ca

grupele sa fie inversate, informatia sa apara astfel: 11101110 00000000, cifrele

binare de valori mici sa se afle acum în grupa din stânga, iar în grupa „terminala” sa se

afle cifrele binare de valori mari. Este situatia identificata ca „Unicode little endian”,

specifica procesoarelor Intel Pentium si celor compatibile acestora.

Cele 16 cifre binare ale unui caracter Unicode pot fi distribuite si altfel, prin folosirea

unor transformari. UTF -8 este un nume dat exprimarii în octeti a caracterelor Unicode,

conform regulilor urmatoare. (UTF provine de la Universal Character Set

Transformation Format.)

Page 22: Curs AUTOMATICA

22

(Regula 1) Fiecare caracter Unicode va fi reprezentat prin 1, 2 sau 3 octeti. Mai

precis, caracterele 1-127 sunt reprezentate printr-un singur octet, în care prima cira binara

este 0 :

0 b6 b5 b4 b3 b 2 b1 b0

(Regula 2) Caracterul NULL (0) si caracterele 128-2047 sunt reprezentate prin doua

grupuri de câte 8 cifre binare (în total 16 cifre binare); primul octet începe cu 110, iar cel

de-al doilea începe cu 10:

110 b10 b9 b8 b7 b6 10 b5 b4 b3 b2 b1 b0

(Regula 3) Celelalte caractere, cuprinse între 2048 si 65535, sunt reprezentate prin

trei grupuri de câte 8 cifre binare (în total 24 de cifre binare); primul grup începe cu 1110,

iar celelalte încep cu 10 :

1110 b15 b14 b13 b12 10 b11 b10 b9 b 8 b7 b6 10 b5 b4 b3 b2 b 1 b0

Ca exemplu, în UTF-8 litera î va fi reprezentata prin 11000011 10101110.

Toate consideratiile de mai sus arata rolul decisiv al „interpretarii” secventelor de biti,

iar interpretarea unei secvente de biti stocata în memoria unui calculator depinde în mod

esential de programul care o interpreteaza.

Exercitii. 1) Identificati reprezentarea în biti a caracterelor ce reprezinta semnele ‚1’,

‚@’, ‚~’, ‚A’, ‚a’.

2) Patru biti consecutivi pot fi reprezentati unic printr-o cifra hexazecimala. Folosind

aceasta posibilitate, reprezentati hexazecimal caracterele care reprezinta literele A si î.

3) Aflati reprezentarile caracterelor ‚a’, ‚s’ si ‚t’ în UNICODE.

Page 23: Curs AUTOMATICA

23

1.9. Fonturi

Odata cunoscute amanuntele de mai sus, putem trece la prezentarea mai detaliata a

notiunii de font.

Sa ne imaginam ca am ales un alfabet, de exemplu ASCII, iar fiecarui caracter din

acest alfabet i-am asociat o descriere grafica (adica un grafem), nu neaparat legat de

reprezentarea caracterului în tabelul anterior. (Astfel, de exemplu, caracterului 65 i-am

putea asocia grafemul A, grafemul A , sau grafemul A, ori un altul, cum ar fi *.)

Ansamblul de asocieri caracter↔grafem constituie prima componenta a unui font.

Pentru a întelege corect notiunea de font, sa consideram redarea cuvântului „avion” cu

majuscule. Exploatând descrierile grafice ale caracterelor 65 (A) si 86 (V) si

juxtapunându- le, marimea spatiului alb „intermediar” lasa impresia unei separari, mai ales

atunci când citim rapid. S-a constatat – înca din secolul al XVI-lea – ca perceptia

întelesului cuvintelor scrise este mult usurata atunci când spatiile albe dintre grafemele

consecutive sunt aproximativ de aceeasi marime. Astfel, ar fi de dorit o „apropiere” a

grafemului V de A, ceea ce se obtine prin procedura numita kerning.

Date doua grafeme, se recomanda ca redarea lor unul dupa altul – mai ales la

imprimanta – sa se faca prin aplicarea unei deplasari, conform regulilor de kerning. Doua

exemple sunt prezentate în figura urmatoare.

Asadar, fontul este un obiect complex, format din:

(F1) descrieri grafice (grafeme) asociate caracterelor din alfabet;

(F2) un set de reguli de kerning, care indica spatierea recomandata între grafeme

consecutive.

(F3) un alt set de reguli ce reglementeaza sublinierile precum si alti parametri.

Page 24: Curs AUTOMATICA

24

Fonturile sunt grupate în familii de fonturi. Identificarea unui font se poate face:

a) precizând numele familiei (de exemplu „Times New Roman”) si al subfamiliei (de

exemplu „Italic”), sau

b) precizând numele Postscript (de exemplu „TimesNewRomanPSMT”).

Fonturile ale caror grafeme (în special cele asociate caracterelor 65-90 si 97-122)

sugereaza litere sunt considerate de tipul „text”. Dintre acestea, mai des utilizate sunt cele

din familiile „Times New Roman” si „Arial”. Pe lânga acestea exista multe alte fonturi ce

grupeaza diverse grafeme reprezentând obiecte uzuale. Unele dintre acestea, ca de

exemplu fonturile „Symbol” si „Wingdings”, sunt considerate de tipul „pictorial”.

Clasificarea fonturilor poate fi facuta dupa multe alte criterii. De exemplu, luând în

considerare asa-numita proportie (proportion), fonturile pot fi:

– moderne, respectând criteriile estetice actuale (exemplu „Times New Roman”);

– de grosime egala a liniilor (exemplu „Arial”);

– monospatiate, toate semnele având aceeasi „latime”; de exemplu fonturile din

familia „Courier New”;

Unele fonturi nu contin grafeme pentru toate caracterele UNICODE! Sa precizam ca

sistemul de operare este cel care controleaza fonturile si le „ofera” diferitelor aplicatii pe

care le utilizam. Iar, atentie, aceste aplicatii interpreteaza grafemele asociate caracterelor

exact asa cum au hotarât programatorii care le-au creat!

Exercitii. 1) Alegeti cel mai estetic font, conform criteriilor proprii, apoi identificati

mai multe calculatoare pe care puteti folosi acest font. De ce mai depinde folosirea lui?

2) Efectuati o comparatie între un font din familia „Times New Roman” si un font din

familia „Arial”. Exista diferente de reprezentare a caracterelor individuale ce reprezinta

litere?

3) Identificati grafeme din fontul „Times New Roman Italic” care nu sunt obtinute

prin simpla înclinare a grafemelor corespunzatoare din fontul „Times New Roman

Regular”.


Recommended