Curs 2STRUCTURA HARDWARE A CALCULATORULUI1. Memoria2. Unitatea centrala3. Dispozitive de intrare/iesireSTRUCTURA HARDWARE A CALCULATORULUIMemoria reprezint componenta funcional destinat pstrrii informaiei.Informaia memorat este format din: programele datelenecesare utilizatorului sistemului de calcul.Memoria se interpune ntre celelalte componente funcionale:1. informaiile sunt preluate n calculator -> prin intermediul unitilor de intrare2. sunt stocate mai nti n memorie3. de unde sunt preluate de celelalte uniti funcionale ale sistemului de calcul (procesorul, unitile de ieire).Informaia memorat se compune din: secvene de instructiuni (programe); datele preluate din mediul exterior sistemului de calcul; rezultate intermediare obinute n timpul prelucrrii datelor; informaii rezultate n urma execuiei programelor care, de regul, vor fi transmise mediului exterior prin dispozitivele de ieire.Din punct de vedere al memoriei nu este deosebit de important natura informaiei memorate, ci modul de stocare, i mai ales regsirea acesteia. Fizic, memoria este constituit din elemente care pot avea dou stri stabile: 0 sau 1. Rezult c putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare, capabile s rein fiecare o valoare binara, adic un BIT (1b) de informaie.Funcional, memoria poate fi privit ca o niruire de bii care se caracterizeaz prin valoare i prin poziia (adresa) lor n aceast secven. Prin construcia sistemului de calcul, accesul la informaia din memorie se poate realiza, la nivelul unui grup de bii numit locaie de memorie. Locaia de memorie este deci unitatea adresabil a memoriei.Fiecare locaie de memorie se caracterizeaz n mod unic prin: adresa ei n memorie; cantitatea de informaie pe care o poate memora, msurat n numr de bii; de regula este vorba de un numr de 8 bii, adic de un octet sau de 1 Byte (1B).Caracteristici ale memorieiCuvntul de memorie reprezint numrul de octei de informaie care pot fi citii sau scrii ntr-o singur operaie de transfer cu memoria. Transferul cu memoria este operaia prin care, de la o adres de memorie sunt tranferai un numr de bii corespunztor citirii sau scrierii n memorie. Unitatea de transfer cu memoria este cuvntul de memorie.Lungimea cuvntului de memorie este o caracteristic constructiv a unui sistem de calcul. Ea reprezint unul dintre criteriile de grupare a calculatoarelor: 8b, 16b, 32b, 64b etc.Capacitatea memoriei reprezint numrul maxim de bii de informaie care pot fi memorai la un moment dat. Altfel spus, capacitatea de memorie este dat de numrul total de locaii de memorie. Ca unitate de msur se folosesc multiplii Byte-ului, n funcie de ordinul de mrime al memoriei.Timpul de acces la memorie. Orice acces la memorie este precedat de furnizarea de ctre proceso2r a adresei de memorie, unde se va face operaia de scriere sau citire. Timpul de acces la memorie reprezint intervalul scurs ntre momentul furnizrii adresei de ctre procesor i momentul obinerii informaiei. Cnd memoria este prea lent n comparaie cu viteza de lucru a procesorului, pe durata accesului la o locaie de memorie apar, pentru procesor, timpi suplimentari de ateptare. Noile tehnologii de realizare a memoriei urmresc o scdere a timpului de acces, astfel nct memoria s lucreze sincron cu procesorul, fr a introduce stri de ateptare.Ciclul de memorie este timpul minim necesar ntre dou accesri succesive la memorie. Aceasta cuprinde timpul rezervat accesului propriu-zis, dar i timpii de lucru ai unitii de memorie, necesari pentru desvrirea acestuia.Viteza de transfer se mai numete i rata de transfer. Rata de transfer este similar unui debit, care reprezint viteza cu care se furnizeaz o informaie. Viteza de transfer reprezint numrul de uniti de informaie transferate n unitatea de timp. Se msoar n octei sau multipli de octei pe secund. Viteza de transfer poate fi mbuntit dac accesarea unei adrese de memorie este urmat nu de citirea unui singur cuvnt de memorie, ci de citirea mai multor cuvinte succesive.Costul este preul memoriei raportat la capacitatea de memorare.Clasificri ale memorieiDup tipul de acces: cu acces direct (aleator): RAM (Random Access Memory). n acest caz, timpul de acces la orice locaie de memorie este acelai. El nu depinde de adresa locaiei de memorie, ci numai de caracteristicile constructive ale memoriei. Timpul de acces este comparabil cu viteza de lucru a procesorului. cu acces poziional, n care sunt necesare operaii de poziionare care preced accesul la memorie. n acest caz timpul de acces depinde de adres.Dup posibilitatea conservrii informaiei la ntreruperea tensiunii de alimentare: volatile, la care informaia se pierde la ntreruperea tensiunii de alimentare nevolatile, la care informaia se conserv la ntreruperea tensiunii de alimentareDup tehnologia de realizare: memorii cu ferite. Informaia este memorat pe baza sensului cmpului magnetic produs n jurul unor inele (tor) de ferit. Acest tip de memorie nu este volatil, dar are dezavantajul c citirea este distructiv. n consecin, ciclul de memorie cuprinde citirea i rescrierea, n cazul operaiei de citire, sau tergerea i scrierea n memorie, n cazul operaiilor de memorare. Aceste tipuri de memorie pot funciona numai n anumite limite de temperatur, au o dimensiune semnificativ i reprezint o tehnologie depit.

memorii cu semiconductori. Informaia este memorat folosind circuite care permit sau nu trecerea curentului electric. Aceste memorii sunt volatile i pentru a nu se pierde informaia au nevoie de o baterie de alimentare proprie, sau trebuie s existe, la nivelul ntregului sistem de calcul, un program de ntrerupere la avaria de alimentare, care face apel la o baterie suplimentar (surs de putere nentreruptibil - UPS) pentru salvarea datelor pe un suport de memorie nevolatil. Aceste memorii nu au citirea distructiv.Dup operaiile care pot fi executate: memorii cu citire-scriere (read-write), care permit att scrierea ct i citirea informaiilor din memorie. Memoria RAM este o memorie de tipul citire-scriere (read-write);

memorii permanente, numite ROM (Read Only Memory). Sunt memorii care, n principiu, permit doar operaiile de citire a informatiilor memorate. Sunt memorii nevolatile, iar informaia memorat este scris o singur dat i nu poate fi suprascris prin metode obinuite. Sunt folosite pentru memorarea sigur i ieftin a unor secvene de program frecvent utilizate n sistemele de calcul. Aceste memorii sunt n general mai lente dect memoria RAM. n consecin, se utilizeaz transferul programelor din memoria ROM n memoria RAM pentru a fi executate acolo cu performane sporite.

Aceste memorii ROM sunt de mai multe tipuri memorii PROM, sunt memorii programabile de ctre utilizator, care nu conin informaii scrise din fabricaie; memorii EPROM, sunt programabile de ctre utilizator, dar care pot fi terse i renscrise cu alte informaii.Memoria intern conine programele i datele pentru toate procesele n curs de execuie n sistemul de calcul. Ct timp functioneaz procesorul, el citete i scrie date n aceasta memorie. Memoria intern este o memorie read-write cu acces direct (RAM). Ea trebuie s aib un timp de acces redus, pentru a nu ntrzia activitatea procesorului. Tipuri de memorie din aceast categorie sunt: Memorii DRAM (Dynamic Random Access Memory), sunt memorii RAM dinamice. Sunt memorii n care, pentru a se pstra informaia, periodic trebuie restabilit sarcina electrica cu care a fost ncrcat condensatorul circuitului de memorie. Pentru aceasta este necesar un circuit de remprosptare a memoriei.

Memorii SRAM (S=static), sunt memorii RAM statice. Sunt memorii realizate din circuite bistabile de memorie, care pstraz informaia atta timp ct sistemul este sub tensiune.La calculatoarele PC, cipurile de memorie sunt ansamblate pe plci de memorie. Aceste bancuri de memorie se instaleaz n placa de baz a PC-ului, n soclurile (locurile) rezervate memoriei interne. Acest mecanism permite modificarea dimensiunii memoriei interne a PC-ului prin adugarea de noi bancuri de memorie n locurile disponibile sau prin schimbarea bancurilor cu altele de capacitate mai mare.Memoria cache este o memorie specializat, utilizat n scopul scderii timpului de acces la informaiile din memoria intern. Ea este o memorie de capacitate mic i vitez mare, inserat logic ntre procesor i memoria principal. Constructiv, memoria cache este o memorie mai rapid dect memoria principal, facut de regul din circuite SRAM. i acest tip de memorie poate fi estins prin adugarea de cipuri suplimentare de memorie. Utilizarea memoriei cache se bazeaz pe dou caracteristici ale execuiei programelor n sistemele de calcul clasice, i anume: Programele tind s utilizeze date i instruciuni situate unele lng altele sau n zone apropiate (principiul vecintii). Programele folosesc n mod repetat adresarea la aceleai blocuri de memorie.Memoria cache conine la un moment dat copii ale unor informaii din memoria principal. nainte de orice acces la memoria principal se verific dac nu cumva informaia cutat se gasete n memoria cache. Dac exist, se preia de acolo cu o vitez superioar.Memoria expandat este o memorie suplimentar la calculatoarele de tipul PC, pe care utilizatorul o acceseaz prin intermediul mecanismului EMS (Extended Memory Specification). Este alcatuit din bancuri de memorie de 64 KB RAM i este gestionat de un program sistem specializat, numit EMM386.EXE (n sistemul de operare MS-DOS).Memoria extins este memoria suplimentar accesibil utilizatorului prin mecanismul XMS (eXtended Memory Specification), care poate fi implementat pe procesoare care lucreaz cu cuvinte de adres de 32 biti. Programele trebuie scrise ca utiliznd special aceste mecanisme. Programul sistem care gestioneaz acest tip de memorie n sistemul de operare MS-DOS este HIMEM.SYS.Memoria extern. Pentru a utiliza informaiile memorate n memoria extern ele trebuie aduse nti n memoria principal. Prin comparaie cu memoria intern, memoria extern se caracterizeaz prin vitez de acces mai scazut, cost mai redus, capacitate mai mare, i are rolul de a mri spaiul de memorare al unui sistem de calcul.Memoria externa este o memorie de arhivare, ceea ce nseamn c asigur stocarea datelor preluate din mediul extern pe o perioad de timp nedeterminat i n volume semnificative. Memoria de arhivare este cea care asigur forma de stocare suplimentar a datelor din sistemul de calcul. Tot n memoria extern sunt stocate i programele cu ajutorul crora se realizeaz prelucrarea datelor.n comparaie cu memoria intern, memoria extern este: Nevolatil cu acces poziional cu timp de acces mai mare cu vitez de treansfer mai mic cu cost mai mic cu capacitate mult mai mare este o memorie read-write are densitate de memorare variabil de la un echipament la altul i de la un suport la altulAccesul la memoria extern nu se face direct, ci prin intermediul memoriei interne.Se folosesc n prezent dou tehnologii de realizare a mediului de memorare pentru memorii externe: tehnologia magnetic. tehnologia optic.

Suporii de memorare utilizai sunt: discul/banda magnetic. discul optic.Tehnica de memorare bazat pe proprieti magnetice este asemntoare tehnicii de realizare a nregistrrilor de sunet de pe banda magnetic. Spre deosebire de sunet, care este un semnal analogic, informaia memorat n calculator este digital (format din iruri de bii 0 sau 1).Materialul magnetic se depune pe suprafaa suportului fizic de memorare sub forma unor matrici de puncte care pot fi sau nu magnetizate. Fiecare bit de informaie reprezint starea magnetizat/nemagnetizat a punctului respectiv Pentru a nregistra/scrie informaia, se utilizeaz un dispozitiv numit cap de citire-scriere, prin care circul un curent electric. Variaia curentului electric n capul de citire-scriere genereaz un cmp electromagnetic ce magnetizeaz stratul magnetic depus pe suportul de informaii. La citire are loc procesul invers. Cmpul magnetic al punctelor din stratul magnetic induce n capul de citire-scriere un curent electric variabil. Acest curent furnizeaz informaia memorat n stratul magnetic.n cazul memoriilor optice, materialul care acoper suportul fizic este ars cu un fascicol laser puternic atunci cnd se scriu informaiile pe suport. Citirea informaiilor se bazeaza pe reflexia unei raze laser, reflexie care este difuz n zonele arse i puternic n zonele nearse. La acest tip de echipamente scrierea informaiilor se face cu un dispozitiv, iar citirea cu alt dispozitiv.Discul magnetic. Discurile magnetice sunt formate din una sau mai multe plci circulare, care constituie suportul pentru substana magnetic ce memoreaz informaia. Aceste plci circulare formeaz volumul de disc. n funcie de gradul de mobilitate, discurile pot fi: fixe (amovibile). mobile (movibile).Pentru a fi utilizat, un volum de disc, se monteaz pe o unitate de disc care cuprinde: mecanismul de antrenare a discului, care asigur rotirea continu a discului cu o vitez constant; mecanismul de susinere i manevrare a capetelor de citire-scriere; mecanismul de acces la informaie, care este constituit din capetele de citire-scriere; mecanismul de control al unitii.Pe un volum de disc, informaia se memoreaz pe feele active, adic pe acele fee ale plcilor circulare care sunt acoperite cu substant magnetic de memorare. Suprafaa fiecrei fee active este divizat n coroane circulare, concentrice, numite piste. Acestea reprezint suprafeele pe care se realizeaz efectiv memorarea informaiei. Numrul de piste este dat de numrul de poziionri distincte care pot fi realizate de ctre un cap de citire-scriere de-a lungul razei plcii circulare. Volumele cu mai multe plci circulare au acelai numr de piste pe fiecare fa activ. Informaia se memoreaz n lungul unei piste a discului, existnd o poziie iniial marcat fizic. Pe fiecare pist este memorat acelai numr de caractere, indiferent de lungimea pistei. Un cilindru este format din toate pistele care au aceeai raz de pe toate feele active ale discului. Cilindrii se numeroteaz ncepnd de la exterior spre interior. Numrul de piste reprezint a doua constant constructiv a discului. Fiecare pist este mprtita n mai multe sectoare. Sectorul reprezint unitatea adresabil a discului. Toate pistele unui cilindru conin acelai numr de sectoare. Poziionarea la nceputul sectorului se face prin rotirea volumului de disc prin faa capetelor de citire-scriere. Sectorul este unitatea de schimb de informnaie cu memoria intern. Pe parcursul schimbului de informaie, discul se rotete cu aceeai vitez prin faa capetelor de citire-scriere. Numrul de octei care se pot memora ntr-un sector al discului este fix, indiferent de poziia sectorului pe disc. Capacitatea unui disc se obine prin produsul dintre numrul de octei din sector, numrul de sectoare, numrul de piste i numrul de fee active. Informaia este organizat pe disc pe trei nivele de acces: cilindrul. pist dn cilindru. sectorul de pe pist.Memorii externe pe suport optic. Unitile de discuri compacte (CD-urile) funcioneaz pe baza fenomenelor electro-optice, folosind o tehnologie laser. Exist mai multe tipuri: CD-ROM (Read Only Memory) CD-WORM (Write Once, Read Many) CD-R (Recordable) CD-RW (ReWritable)Informaia este inregistrat pe o pist unic, n spiral. Citirea se face secvenial.Pentru distribuia de software: se realizeaz un etalon, care este utilizat la producerea matriei cu care sunt create apoi copiile pentru distribuie. Aceste CD-uri au un cost foarte sczut, reducnd costul de distribuie a software-ului.CD-WORM - sunt folosite pentru arhivare, scrierea fcndu-se o singur dat. Toate datele care se memoreaz trebuie s fie disponibile n memoria intern n momentul scrierii.CD-R - este folosit pentru arhivare, putndu-se scrie n continuare.Capacitatea de stocare a CD-urilor este mare, datorit densitii ridicate, ajungndu-se pn la 16.000 TPI (piste pe inch). Informaia pe suport este mult mai stabil, garantat cca. 10 ani. Suprafaa fiind protejat de un strat transparent de material plastic, suportul nu este afectat astfel de umiditate, temperatur sau cmpuri magnetice. ntre capul de citire i suprafaa discului este o distan de civa milimetri, aproximativ de 2.000 de ori mai mare dect la hard-discuri, de unde rezult o protecie mai bun a capului de citire-scriere. CD-urile sunt mult mai fiabile. O mare parte din spaiul CD-ului este rezervat memorrii informaiilor suplimentare pentru corectarea i detectarea erorilor. n cosecin rezult o serie de dezavantaje pentru CD-uri: timp de acces mai mare dect la hard-discuri; rat de transfer a informaiei mai mic dect la hard-discuri.n urmtorii ani, unitile de stocare optice DVD (Digital Video Disc) vor fi nelipsite din configuraia unui calculator. Acestea au fost dezvoltate de companiile Sony i Philips reprezentnd tehnologia de mine pentru stocarea i redarea informaiilor aflate pe un suport optic. DVD-ul a nlocui CD-ROM-ul.Unitatea centralSetul de instruciuniActivitatea general a unui sistem de calcul const n stocarea i prelucrarea informaiilor. ntregul proces de tratare a informaiei n cadrul unui sistem de calcul are loc conform unui algoritm de prelucrare. Acest algoritm poate fi modelat prin seturi de instruciuni specifice unui limbaj de programare. Instruciunile alctuiesc un program. Indiferent de limbajul de programare utilizat, instruciunile unui program trebuie aduse, printr-un set de transformri succesive, pn la nivelul unui set de comenzi elementare care pot fi executate de sistemul de calcul i care formeaz setul de instruciuni al calculatorului. Aceste instruciuni aparin unui limbaj intern, propriu fiecrui sistem de calcul. Limbajul se numete limbaj-main. Limbajul-main cuprinde un set restrns de instruciuni elementare de forma unor coduri binare de lungime dat.Componena sistemului de calcul care realizeaz executarea instruciunilor este unitatea central de prelucrare (UCP). Pentru aceasta, unitatea central de prelucrare trebuie s poat efectua urmtoarele funcii: citirea i scrierea informaiilor n memoria intern (MI); recunoaterea i executarea instruciunilor-main; transmiterea de comenzi celorlalte componente ale sistemului de calcul, realiznd astfel coordonarea funcionrii sistemului de calcul.Executarea unei instruciuni. Sub controlul unui program i cu datele memorate n memoria intern, unitatea central de prelucrare execut fiecare instruciune n dou etape, ca o secven de pai sincronizai n timp. instruciunea se incarc de UCC(Unitatea de Comand i Control) decodificare instruciune si emitere ordin ctre UAL (Unitatea aritmetic logic ) citire date prelucrare rezultateTipuri de instruciuni-main.Dup operaia pe care o genereaz, exist: instruciuni de transfer de date ntre memorie instruciuni aritmetice. instruciuni de comparaie i de salt. Aceste instruciuni genereaz continuarea execuiei programului de la o alt adres dect cea imediat urmtoare. instruciuni de repetare, folosite pentru execuia repetat a unei secvene de instruciuni, folosind o variabil-contor. Aceast variabil memoreaz numrul de cicluri care trebuiesc efectuate. instruciuni de apel procedur, n care, pentru executarea unei proceduri se memoreaz pe stiv adresa de revenire utilizat dup execuia procedurii apelate. instruciuni de intrare-ieire, folosite pentru transferul de date, cu dispozitivele periferice. Conin adresa unui dispozitiv sau a unui registru de interfa cu dispozitivul de intrare-ieire.Unitatea aritmetic logic (UAL) Este un ansamblu de circuite logice care compun unitatea funcional a sistemului de calcul. Ea are rolul de a realiza toate operaiile aritmetice i logice asupra datelor.n general unitatea aritmetic logic primete la intrare doi operanzi i un cod de operaie. Ea furnizeaz la ieire un rezultat i un set de informaii suplimentare despre rezultat, concretizate n aa-numiii indicatori de condiii.Unitatea de comand (UC), numit i unitatea de comand i control (UCC) conine logica de comand pentru execuia instruciunilor din registrul de instruciuni.Ea determin secvena de operaii elementare ce trebuie executate de unitatea central de prelucrare.Unitatea de comand primete la intrare semnale de stare, determinate de instruciunea care se execut i genereaz semnale de comand care determin executarea operaiilor necesare.Unitatea de comand folosete generatorul semnalelor de tact, numit i ceasul sistemului de calcul.Magistralele unitii centrale de prelucrare. Reprezint linii pasive care interconecteaz componentele funcionale ale sistemului n vederea schimbului de informaii ntre ele. Schimbul de informaii prin intermediul magistralelor utilizeaz transmisia n paralel, adic magistrala este format din n linii pe care se transmit concomitent n bii de informaie. La un moment dat, pe o magistral se poate executa un singur transfer de date de un anumit tip. n funcie de natura informaiilor transferate, magistralele pot fi: magistrale de adrese, care conin linii de adrese pe care se transfer informaiile de adres;

magistrale de comenzi, care conin linii de comenzi i de stare;

magistrale de date, care conin linii de date.Conectarea echipamentelor periferice la sistemul de calcul

CURS 3Componenta software Componenta software a unui sistem de calcul Componenta software a unui sistem de calcul cuprinde programe grupate n mai multe categorii, dup natura problemelor pe care le rezolv.Aceste categorii sunt: Software de baz Software utilitar Software de aplicaie

1. Software de baz, alctuit din programele care asigur servicii generale, care se adreseaz tuturor utilizatorilor sistemului de calcul. Software-ul de baz reprezint totalitatea programelor care fac posibil funcionarea i utilizarea unui sistem de calcul. El include programe ierarhizate, dup natura problemelor pe care le rezolv i dup importana lor, pe urmtoarele paliere:1. Sistemul de operare (SO), care acioneaz ca o interfa ntre sistemul de calcul i utilizator. Sistemul de operare are rolul de a coordona i supraveghea funcionarea sistemului de calcul i de a realiza comunicarea ntre utilizator i sistemul de calcul. 2. Sistemul de programare cuprinde componentele software care permit utilizatorilor s realizeze programe executabile n sistemul de calcul. Sistemul de programare cuprinde pachete de programe dedicate, specifice fiecrui limbaj de programare folosit de utilizator.2. Sistemul de programe utilitare (software utilitar)Include programe cu un grad mare de generalitate, puse la dispoziia utilizatorilor pentru a realiza anumite prelucrri specifice asupra informaiilor, prelucrri comune pentru toi utilizatorii unui sistem de calcul.Exemple: programe care permit exploatarea componentelor hardware ale sistemului de calcul n condiii optime; aceste programe pot realiza verificarea strii de funcionare a echipamentelor hardware, configurarea parametrilor lor de funcionare, optimizarea modului de utilizare a componentelor hardware ale sistemului de calcul; programe pentru organizarea informaiei pe suporturile de date: programe de arhivare a datelor, programe pentru gestionarea bibliotecilor de date, programe pentru organizarea datelorprin operaii de sortare, interclasare, compactare, programe pentru realizarea conversiilor de suport, etc. programe editoare de texte: programe interactive destinate introducerii, modificrii, formatrii i tipririi textelor; medii de prelucrare complex a datelororganizate sub form de text, imagine, sunet sau sub form de tabele; aceste instrumente software pot fi folosite direct de utilizatori neprofesioniti, pentru dezvoltarea unor aplicaii, sau pot fi folosite de proiectanii de software, ca instrumente de mare productivitate. suprafee de operare: aplicaii specifice sistemelor interactive, care nlocuiesc dialogul utilizatorului cu sistemul, prin intermediul limbajului de comand al sistemului de operare, cu interfee de lucru prietenoase, etc.3. Software de aplicaie Constituit din programe dedicate ale utilizatorilor, care rezolv probleme cu un nivel redus de generalizare (probleme specifice fiecrui utilizator). SISTEME DE OPERARE Un sistem de operare (SO) este o colecie de programe ce gestioneaz alocarea i folosirea resurselor hardware (memoria, spaiul pe disc) i asigur funcionarea perifericelor conectate la calculator i interfaa ntre utilizator i calculator. Urmtoarea reprezentare surprinde, schematic, modul n care SO intermediaz accesul utilizatorilor la calculator.

Funciile unui SO 1. Controlul execuiei proceselor. SO se ocup de urmrirea execuiei programelor i de furnizarea resurselor necesare diferitelor procese ce se desfoar la un anumit moment. Principalele aciuni desfurate de SO sunt: crearea procesului alocarea timpului corespunztor distrugerea procesului; 2. Alocarea eficient a resurselor fizice i logice. Se refer la optimizarea transferului informaiilor spre periferice; 3. Gestionarea eficient a datelor de ctre utilizator. Se realizeaz cu programe de gestionare de fiiere (manageri de fiiere) i programe de verificare i corectare a erorilor dispozitivelor magnetice; 4. Facilitarea dezvoltrii de aplicaii noi. Se realizeaz prin punerea la dispoziia utilizatorului a unor unelte (compilatoare, interpretoare, asambloare) i a documentaiei aferente lor;5. Asigurarea unei interfee ntre utilizator i sistemul de calcul. 6. Obiectivele generale ale unui sistem de operare1. Automatizarea operaiilor standard n toate etapele de exploatare a sistemului de calcul;2. Minimizarea efortului uman pentru utilizarea sistemului de calcul; 3. Optimizarea utilizrii resurselor sistemului de calcul; 4. Creterea eficienei globale n utilizarea sistemului de calcul prin: creterea vitezei de execuie a prelucrrilor reducerea timpului de rspuns al sistemului la solicitrile utilizatorilor creterea gradului de utilizare a resurselor prin utilizarea lor la capacitate maxim.Structura unui SO Nucleul (kernel) se ocup cu managementul memoriei, al fiierelor, al dispozitivelor periferice, lansarea aplicaiilor i alocarea resurselor de sistem (aceast component realizeaz primele 3 funcii de mai sus); Interfaa este partea care face legtura direct cu utilizatorul (realizeaz ultimele 2 funcii de mai sus); Driver-ele, programele pentru dispozitivele hardware. Tipuri de SOTaskul este o lucrare pe care trebuie s o execute calculatorul. Pentru a folosi eficient resursele calculatorului, aceast lucrare se descompune n procese. Dup numrul de programe ce pot fi gestionate de microprocesor la un moment dat, exist: SO care lucreaz n monoprogramare sau monotasking: se execut un singur program la un moment dat; SO care permit lucrul n multiprogramare sau multitasking: se execut simultan mai multe programe. Dup numrul de utilizatori ce pot fi conectai la un calculator la un moment dat, exist: SO monoutilizator sau monouser: poate lucra un singur utilizator la un moment dat; SO multiutilizator sau multiuser: lucreaz simultan mai muli utilizatori, avnd toi acces la resursele sistemului. Dup tipul de aplicaii pentru care au fost concepute, exist: SO n timp real: intervalul de timp de la lansarea n execuie a unei lucrri i pn la primirea rspunsului trebuie s fie foarte mic. Aceste sisteme de operare sunt utile n conducerea proceselor cu ajutorul calculatorului; SO pentru reele: asigur gestionarea unei reele de calculatoare, realiznd legtura ntre servere i staiile de lucru. Aceste sisteme de operare sunt formate din dou grupe de programe: grupul de programe de pe server i grupul de programe de pe staiile de lucru. Fiecare grup de programe gestioneaz propriul procesor; SO distribuite: permit gestionarea mai multor utilizatori, fiecare lucrnd pe propriul calculator. Aceste sisteme de operare pot gestiona simultan mai multe procesoare, deoarece utilizatorii execut simultan taskuri pe calculatoarele lor. Exemplu: Execuia unui programPentru a executa un program, ntr-un sistem de calcul secvenial cu program memorat, este necesar ncrcarea acestui program n memoria intern a sistemului de calcul. Sub controlul unitii centrale de prelucrare (UCP) sunt executate, secvenial, instruciunile programului. Dup caz, executarea unei instruciuni program poate presupune: alocarea unitii aritmetice-logice (UAL), pentru efectuarea de operaii aritmetice sau logice asupra datelor prelucrate de program; alocarea unui dispozitiv periferic, pentru realizarea unui schimb de informaii ntre acesta i memoria intern afectat programului; alocarea de spaiu n memoria extern a sistemului de calcul, pentru stocarea informaiilor manevrate de program; accesarea unei anumite structuri de date (de exemplu un fiier din memoria extern); apelul, pentru execuie, a unui alt program, ncrcat n memoria intern sau memorat n memoria extern a sistemului de calcul, etc. ntotdeauna, execuia unui program presupune alocarea unei anumite zone din memoria intern a sistemului de calcul.ntotdeauna, execuia unui program presupune afectarea unei perioade din timpul de lucru al UCP. Sistemul de operare UNIX UNIX este unul dintre cele mai populare sisteme de operare din lume, lucru datorat n special portabilitii sale (deoarece majoritatea funciilor sunt scrise n limbajul C) i conectivitii (conine setul de protocoale TCP/IP, cel mai rspndit n reelele de larg cuprindere geografic). n 1969 a aprut prima versiune experimental de UNIX, scris n limbaj de asamblare de Ken Thompson i Dennis Ritchie de la Bell Laboratories. Era o versiune monoutilizator i avea ca denumire iniial UNICS (UNiplexed Information and Computing Service). Cum n 1972 a fost realizat primul compilator pentru limbajul C, sistemul UNIX a fost rescris n acest limbaj i i s-au adugat faciliti importante, printre care i cele legate de multiprogramare. Prima versiune comercial, aprut n 1976, a fost urmat de multe altele, dintre care cele mai cunoscute sunt UNIX System V a lui AT&T i UNIX 4.3BSD, produs la Universitatea Berkley, California. Acest sistem s-a impus n anii 80 ca principala soluie de standardizare n domeniul sistemelor de operare, reprezentnd de asemenea o modalitate de realizare a sistemelor deschise i ptrunznd pe toate tipurile de calculatoare (mainframe, mini- i microcalculatoare). Distribuirea acestui sistem ctre universiti n anii 70 a fcut ca o ntreag generaie de absolveni n domeniul calculatoarelor s ptrund n domeniul industrial ca adepi ai UNIX-ului. Caracteristici generale ale UNIX interfaa simpl i interactiv prin intermediul componentei SHELL; o gam larg de aplicaii existente (baze de date relaionale, reele, grafic, inteligen artificial, simulare, instruire asistat de calculator etc.); sunt implementate numeroase compilatoare (BASIC, FORTRAN, RATFOR, C, C++, PASCAL, PROLOG, ADA, LISP); este un sistem de operare cu destinaie general, multiutilizator, multitasking, bazat pe planificarea (alocarea) unor cuante de timp pentru fiecare proces (time-slicing i time-sharing); asigur protecia informaiilor prin parol i prin accesul controlat la fiiere (n funcie de proprietarul acestora); exist un sistem de gestiune a proceselor reentrante (dac se lanseaz mai multe instane ale aceluiai program, zona de cod este aceeai, iar zonele de date i stivele sunt diferite); gestiunea memoriei se face printr-un mecanism ce permite schimbul de pagini ntre memoria RAM i cea extern (swapping), gestionndu-se spaiul afectat execuiei proceselor i controlndu-se timpul de acces la procesele n ateptare; portabilitatea sistemului de operare ct i a software-ului de aplicaie dezvoltat sub acest sistem, realizndu-se premizele dezideratului de sistem deschis; operaiile de intrare/ieire sunt integrate n sistemul de fiiere, realizndu-se astfel aa-numitele intrri-ieiri generalizate.

CURS 4REELE DE CALCULATOARE O reea de calculatoare este un ansamblu de calculatoare legate ntre ele printr-o structur de comunicaie. Calculatoarele fac schimb de date (documentele schimbate se numesc documente electronice) i i pot folosi n comun resursele (scumpe) (imprimante). Fiecare calculator i pstreaz independena de execuie i de gestiune a propriilor resurse. La rndul lor, reelele se pot conecta ntre ele, permind schimbul de informaii.NecesitateReelele de calculatoare au aprut pentru c trebuiau rezolvate urmtoarele probleme: Gsirea unei metode de comunicare. Apariia PC-urilor a dus la nlocuirea prelucrrii centralizate pe calculatoare mari, cu prelucrarea descentralizat. Calculatorul personal a devenit o ustensil de birou destinat creterii productivitii. Principalul su dezavantaj era lipsa comunicrii. Deservind un sistem, trebuia integrat n acesta; Partajarea resurselor. De exemplu, se cumpr o singur imprimant pentru toate calculatoarele dintr-o firm; Partajarea datelor. Actualizarea datelor aflate pe un singur disc se poate face de la orice calculator din reea. Astfel toi utilizatorii au acces la cea mai nou versiune a datelor. CLASIFICRI ALE REELELOR DE CALCULATOARE1. Dup tipul calculatoarelor, reelele pot fi: Omogene - calculatoarele sunt de acelai tip; Eterogene - calculatoarele sunt de tipuri diferite 2. Dup aria de rspndire a calculatoarelor VLAN (Very Local Area Network) Interconectri prin medii de transfer cu lungimi de la centimetri la zeci de metri, n general ntr-o singur ncpere. Mediile i tehnicile folosite permit rate foarte mari de transfer, iar aplicaiile vizate sunt n general cele de prelucrare paralel a datelor. LAN (Local Area Network). Calculatoarele se afl la mic deprtare (maxim 10 km) i deservesc o firm, o instituie. De obicei se afl n aceeai cldire sau ntr-un grup de cldiri. Prezint rate mari de transfer, tehnici de acces specifice i cteva tehnologii care s-au impus ca standarde. MAN (Metropolitan Area Network). Acoper suprafaa unui ora. Se folosesc n comun medii de transfer pentru diferite categorii de comunicaii (de exemplu cabluri de nalt frecven pentru televiziune, pe care circul i date), astfel ca transferul s se fac direct de la surs la destinaie - prin difuzare, prin tehnici asemntoare celor din LAN. WAN (Wide Area Network). Acoper o ar, un continent. Sunt reele care integreaz n general tehnici de acces i productori diferii (reele eterogene), cu extindere peste 100 km. WAN sunt ori reele publice de date asemntoare reelelor de distribuie telefonice (sau potale), ori reele (private) ale unor firme multinaionale. Cele mai rspndite sunt publice, cu comutare de pachete. Interconectarea ntre reele se face prin linii nchiriate de la operatori de telecomunicaii. n Romnia au aprut companii cu caracter privat, ce asigur servicii de interconectare MAN i WAN. GAN (Global Area Network) - sunt interconectri de reele ntre continente (folosind comunicaii prin satelit) care acoper n fapt ntreg globul pmntesc cu o reea de calculatoare. Astfel este Internet (reeaua de reele) care are o administrare pe baza voluntariatului unor organizaii i care nu percep taxe pentru servicii de la utilizatori provenii din domeniul educaiei i cercetrii. 3. Dup modul de organizare 1. Reele cu servere:Calculatoarele puternice din reea sunt serverele (de fiiere, de baze de date, de comunicaii, de imprimare, de aplicaii) i i partajeaz resursele cu celelalte calculatoare (clienii). n reea se afl:Serverele. Sunt calculatoare puternice care asigur: stocarea unui volum mare de informaie servicii la tiprire servicii de gestionare a reelei i de comunicare ntre calculatoare; Staiile de lucru. Au acces la servere i pot fi: cu uniti de discuri (sisteme standard), putnd funciona i independent fr uniti de discuri, ce lucreaz numai n reea. Dup modul de lucru al serverului, aceste reele pot lucra: cu server dedicat. Serverul este folosit exclusiv pentru gestionarea reelei; cu server nededicat. Serverul gestioneaz reeaua, dar poate fi folosit i pentru rularea unor aplicaii (are i rol de staie de lucru). 2. Reele de la egal la egal (peer-to-peer, P2P)Orice calculator poate deveni server la un moment dat, pentru a-i partaja resursele cu celelalte. Caracteristici O reea este caracterizat de: Topologie Mediul fizic de transmisie Standardul de transport Topologia Topologia (structura) unei reele reprezint modul n care sunt legate/conectate calculatoarele (staiile de lucru) fa de server pentru a forma reeaua. Modul de conectare va determina traseul pe care va circula informaia n reea, prin urmare structura comunicaiilor n retea. Din punct de vedere al topologiei, reelele pot fi: liniare (bus): exist un singur cablu care leag calculatoarele de la un capt la altul al reelei; de tip inel (ring): calculatoarele sunt conectate circular; de tip stea (star): exist un calculator central (dispecer) care este legat cu fiecare dintre celelalte; de tip stea cu inel: sunt legate circular mai multe calculatoare dispecer, care gestioneaz fiecare cte o reea de tip stea; diferite combinaii ale structurilor precedente (arbore, reea, mixte). n general, exist trei tipuri de topologii pentru reelele LAN: topologia Bus (magistrala) - are o fiabilitate sporit, vitez mare de transmisie topologia Ring (inel) - permite ca statiile de lucru sa fie egale intre ele topologia Star (stea) - ofera o viteza mare de comunicatie, fiind destinata aplicatiilor in timp real Mediul fizic de transmisie este suportul fizic prin care se transmit datele.Mediile de transmisie sunt: prin cablu: cablu coaxial, cablu torsadat, cablu cu fibr optic; fr cablu: unde radio, unde laser. Standardul de transport reprezint restriciile impuse asupra mediului de transmisie, asupra topologiilor acceptate, asupra controlului transferului de date. Sunt definite mai multe standarde internaionale: ARCnet, EtherNet, Token Ring. InternetMediul Internet este un ansamblu de retele de calculatoare interconectate care impreuna cu miile de calculatoare individuale (terminale, statii de lucru) si milioane de utilizatori, constituie comunitatea Internet care are la dispozitie un mediu informational si de calcul cu foarte multe servicii informatice si resurse (baze de date diverse, biblioteci de programe, documentatii, etc.).Mediul Internet constituie un ansamblu complex de arhitecturi, componente fizice si sisteme de operare, care trateaza in mod egal atat minicalculatoarele sau retelele de calculatoare, cat si PC-urile sau maiframe-urile. Facilitatile mediului au o importanta egala, iar componentele sale se comporta una fata de alta fara nici o discriminare. Mediul Internet este un ansamblu de retele de calculatoare la nivel mondial ce realizeaza conectarea a milioane de calculatoare si care reprezinta: calculatoare guvernamentale si ale institutiilor natiunilor din intreaga lume; calculatoare ale miilor de universitati si scoli din intreaga lume; sisteme de calcul ale marilor corporatii (Microsoft, IBM, Digital, etc.); sisteme de calcul ale unor organizatii si fundatii stiintifice, culturale, sociale; calculatoare ale marilor agentii de presa si de televiziune din intrega lume; calculatoare ale marilor edituri din lume; calculatoare ale milioanelor de utilizatori din intreaga lume.Din punct de vedere arhitectural, mediul Internet este o retea gigantica de retele de calculatoare raspandita la nivel mondial si care inglobeaza diverse produse harware si software ce gestioneaza o mare colectie de baze de date ce contin informatii si servicii de toate tipurile, acestea fiind accesibile de la orice calculator (terminal) conectat la retea in orice loc si la orice moment. In momentul in care se stabileste o comunicare intre 2 sau mai multe calculatoare, acestea trebuie sa respecte un numar de reguli pentru a putea comunica. Un asemenea set de reguli poarta denumirea de protocol de comunicatie. Pentru serviciul de acces la pagini web (www) protocolul corespunzator este HTTP Hiper Text Transfer Protocol Pentru serviciul de E-mail protocolul corespunzator este SMTP Simple Mail Transfer Protocol, sau POP Post Office Protocol Host / Server reprezinta calculatorul (sau calculatoarele) din retea ce este folosit pentru stocarea diferitelor informatii si punerea acestora la dispozitia utilizatorilor. Serviciile oferite de un host (server): Transferul de fisiere (ftp) Acces la documente electronice (pagini web) Posta electronica (E-mail) Chat (conversatie on-line) etc.Calculatoarele de la care diversele persoane (utilizatori) lanseaza cereri pentru accesarea informatiilor se numesc clienti. Atunci cand se doreste identificarea unui host la care dorim sa avem acces este nevoie de precizarea unei adrese a respectivului host. Totalitatea informatiilor de pe un host, organizate ca pagini web, se numeste site, iar adresa de accesare a acestuia se numeste adresa web (sau adresa site).Conectarea la Internet se poate face in 2 moduri (cele mai folosite): Printr-o retea locala, sau Printr-o legatura individuala pe linie telefonica.Daca utilizatorul va lansa cererea sa de acces prin intermediul unei: Retele locale va avea nevoie de o componenta hardware placa de retea Legaturi individuale (linie telefonica) legatura va fi posibila doar daca acel calculator de la care se adreseaza cererea dispune de o componenta hardware, ce permite comunicarea pe linie telefonica, numita modem. Adresarea in InternetPentru serviciul de navigare, forma generala a unei adrese pentru navigare este:http://www.nume_site.domeniu unde http protocol de acces la paginile web nume_site host-ul domeniu reprezinta domeniul din care face parte site-ul respectiv.Exemple de domenii: .com - international .ro - romania .edu - educatie .mil organizatii militare .gov organizatii guvernamentale Date. Reprezentarea datelor Orice fel de informaie (numere, litere, desene, sunete) i orice instruciune pe care trebuie s o execute procesorul calculatorului trebuie s fie codificate ntr-o secven de cifre binare. Modalitatea concret prin care diferite tipuri de informaii sunt codificate variaz n funcie de tipul de calculator.Datele sunt materia prim pe care o prelucreaz calculatorul. Datele sunt reprezentarea fizic, pe un suport material, a entitilor din care este format informaia (cifre, litere, semne speciale, desene, sunete etc.), pentru ca aceasta s poat fi prelucrat, transmis sau stocat n calculator. Asociind aceste date cu realizarea pe care o reprezint, putem spune c un calculator, prelucrnd date, prelucreaz de fapt informaie. Data este un model de reprezentare a informaiei, accesibil unui procesor, model cu care se va putea opera pentru a se obine noi informaii. ntre informaie i dat exist urmtoarele deosebiri: informaia este obiectul; data este modelul de reprezentare al obiectului. Din punct de vedere logic, data poate fi reprezentat printr-un triplet de forma:dat = (identificator, valoare, atribute) Identificatorul datei este un nume care se asociaz datei pentru a o putea distinge de altele i pentru a se putea face referiri la ea n timpul procesului de prelucrare a datelor. Valoarea datei poate fi precizat prin enumerare sau printr-o proprietate comun. n funcie de valoare, datele se clasific n:- variabile: date care, pe parcursul procesului de prelucrare, pot lua orice valori din mulimea de definiie a datei;- constante: date care, pe parcursul procesului de prelucrare, pstreaz aceeai valoare din domeniul de definiie al datei. Atributele datei sunt proprieti ale acesteia i determin modul n care ea poate fi tratat.Exemple de atribute: - tipul datei: definete apartenena acesteia la o anumit clas de date, creia i corespunde un anumit model de reprezentare intern (n calculator). Principalele tipuri de date sunt: tipul alfanumeric; tipul numeric - ntreg, real; tipul logic; - precizia reprezentrii interne: definete ct de fidel reproduce modelul intern de reprezentare, obiectul pe care l reprezint. Precizia depinde de zona de memorie afectat datei. O dat poate fi reprezentat n: simpl precizie; dubl precizie; - ncadrarea valorilor datei n zona afectat: determin modul n care este aliniat data, de exemplu: aliniat la dreapta; aliniat la stnga. Operaia de transformare a informaiei, din forma de reprezentare extern, care este inteligibil pentru om, n forma de reprezentare intern pe care o nelege calculatorul, se numete codificare intern a informaiei. A codifica informaia nseamn a atribui fiecrei entiti informaionale o secven unic de cifre binare.Operaia de codificare presupune existena unui cod. Codul reprezint mulimea de asocieri entitate informaional - secven de cifre binare.Numrul n de simboluri folosite ntr-o secven de cod determin lungimea secvenei de cod. Secvena de cod se mai numete i cuvnt de cod.Reprezentarea intern a datelor se face difereniat, n funcie de tipul datei. Reprezentarea datelor alfanumerice Odat cu dezvoltarea industriei informatice s-a stabilit, pentru reprezentarea informaiei alfanumerice, numrul optim al lungimii de cod la 8 cifre binare. Rezult posibilitatea construirii a 28=256 cuvinte de cod diferite, ceea ce este suficient pentru necesitile unei aplicaii. Lungimea de 8 cifre binare a devenit un standard. Prima firm care a impus acest standard a fost firma IBM, prin codul EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). Acest cod s-a rspndit rapid pe toate echipamentele de calcul, indiferent de firma productoare. Codul ASCII (American Standard Code for Information Interchange) a fost urmtorul cod pe 8 bii care s-a impus, devenind codul calculatoarelor compatibile IBM-PC. El a derivat din codul ASCII pe 7 bii, care permitea numai 27=128 cuvinte de cod. Mrindu-se lungimea cuvntului de cod la 8 caractere, s-a putut aduga setul extins de caractere ASCII, set de nc 128 caractere.Individual, fiecare caracter (liter, cifr, spaiu sau caracter special - cum ar fi parantezele i semnele de punctuaie) va fi codificat ntr-o secven de 8 cifre binare, folosind codul ASCII. Fiecare caracter de pe tastatur are asignat o secven de cod ASCII prin care poate fi reprezentat n memoria calculatorului. De exemplu, caracterul E va fi reprezentat prin secvena: 01000101 iar caracterul 7 prin secvena de 8 cifre binare: 00110111. Reprezentarea numerelor Reprezentarea intern a numerelor se face difereniat, n funcie de tipul informaiei: - numere ntregi: cu semn fr semn- numere reale.Asupra datelor de tip numeric pot aciona operatorii:- aritmetici: prin intermediul lor se pot executa operaii aritmetice: +, -, *,/.De exemplu, v=29/6+4*5.2-1.- de comparare: >, =, 4, v