Arhitectura si structura unui pc - componente

ARHITECTURA SI STRUCTURA UNUI PC (Personal Computer)

Informatica este stiinta prelucrarii datelor prin intermediul calculatorului electronic, in interiorul caruia sunt memorate datele prelucrate prin intermediul unor proceduri sau programe.

Informatia (de exemplu cea de tip economic) are rolul de a automatiza totalitatea functiilor unui operator (in cazul exemplului luat este vorba un operator economic). Orice operator (ex. economic: S.A., banca) poate fi privit ca un sistem deschis aflat in interactiune cu alte tipuri de operatori (economici). In acest sens operatorul (economic) este un sistem format din 3 componente:

Legatura dintre operatorul (economic) si exterior se face prin captarea unor elemente de la alt operator, prelucrarea acestora si trimiterea unor elemente catre alti operatori.

Calculator - masina programabila

Componente fizice = HARD(WARE)

Programele = SOFT(WARE)

Hardware-ul sau hard-ul reprezinta partea fizica, tangibila, a unui calculator. De fapt se mai numeste si suport fizic de prelucrare a informatiei. In esenta este o suita de componente electronice ce au roluri diverse dar care lucreaza pe acelasi principiu de baza: circulatia unui fluxul de electroni (curent electric) – a carui viteza este egala cu cea a luminii – si intreruperea acestuia. Dupa cum bine se stie la baza “comunicarii” cu calculatorul sta un limbaj numit binar, format din doua cifre (0,1), care pot fi combinate in mod infinit.

Software-ul sau soft-ul reprezinta partea imateriala, virtuala, cu ajutorul caruia un calculator functioneaza.

1.1. Unitatea centrala

Reprezinta, in fapt, computerul insasi. Dar fara asistenta celorlalte elemente, tastatura, monitor, mouse etc., nu ar fi decat o unealta oarba, surda si muta, incapabila de a opera.

La randul ei este compusa dintr-o sumedenie de subansamble electronice: procesor, memorie, hard-disk, diverse tipuri de placi etc.

1.1.1. Procesorul

Procesorul sau CPU (Central Processing Unit) se poate spune ca este componenta cea mai importanta dintr-un sistem. El se ocupa de initializarea calculatorului, de incarcarea sistemului de operare, de executarea tuturor aplicatiilor si de controlul fluxului de date. Se poate astfel aproxima foarte bine, in general, puterea unui sistem prin capacitatea de prelucrare a procesorului sau procesoarelor (exista sisteme cu 2 sau 4 procesoare pe o placa de baza).

In functie de evolutia lor (de fapt a procesoarelor produse de firma INTEL) s-au distins si generatiile de calculatoare: procesoare 8088, 8086, apoi generatiile de tip x86, 30286, 30386, 30486, Pentium (I, II si acum III).

Un procesor se caracterizeaza printr-o valoare a memoriei cache (de nivel 1 si chiar 2) si o valoare a frecventei lui de lucru (astazi nivelul standard este intre 300 MHz si 600 MHz).

1.1.2. Placa de baza

Este suportul pe care sunt dispuse majoritatea componentelor calculatorului. De asemeni, comunicatiile intre toate componentele existente in calculator (procesor, memorie, placa video etc.) sunt asigurate prin intermediul acesteia.

1.1.3. Memoria

Este o componenta care stocheaza date. Cele doua tipuri de memorie folosite intr-un calculator sunt ROM (Read Only Memory) si RAM (Random Access Memory). Asa cum sugereaza si numele, ROM-ul nu poate fi actualizat, dar datele pot fi citite oricand. Memoria ROM pastreaza informatia chiar daca sistemul este oprit. Pe de alta parte, in RAM pot fi scrise oricand informatii, avand astfel la dispozitie un mediu de stocare temporara foarte util (folosit de sistemul de operare si de aplicatii). Din pacate, RAM-ul nu pastreaza datele cand sistemul este oprit.

Memoria ROM este ideala pentru salvarea BIOS (Basic Input/Output System – set de rutine esentiale pentru pornirea calculatorului) sau a informatiilor primare despre configuratia sistemului.

Memoria RAM constituie mediul de stocare pentru datele folosite in timpul utilizarii sistemului. In anii ’80, PC-urile au fost echipate cu 64KB, 256KB, 512KB si, in cele din urma, cu 1MB. Ultimul deceniu, marcat de aparitia unor sisteme de operare avansate, a dus la declansarea unei adevarate curse a memoriilor. Calculatoarele aveau nevoie de tot mai multe resurse, procesorul 386 putand accesa cantitati mari de RAM. Primele PC-uri ce rulau Windows aveau 2MB. In prezent un sistem nou are cel putin 32MB RAM, pasul urmator fiind standardul de 64MB RAM.

Unitatea de masura cu care se estimeaza capacitatea de memorare se numeste BYTE = 8 biti = OCTET

(Multiplii byte-ului:

1 KILOBYTE = 1 KB = 1055 B (2¹⁰)

1 MEGABYTE = 1 MB = 1055 KB

1 GIGABYTE = 1 GB = 1055 MB

1.1.4. Hard-disk-ul

Cunoscut si sub denumirea de disc dur (incorect!), disc fix, Winchester sau unitate de disc, el este un dispozitiv utilizat la stocarea cantitatilor mari de informatie, oferind un acces rapid la aceasta. Indiferent de modul in care utilizam calculatorul, acasa sau la locul de munca, pentru aplicatii profesionale, jocuri sau pentru aplicatii de birou, prezenta lui este absolut necesara. Aceasta se datoreaza capacitatii de stocare din ce in ce mai mare si a ratelor crescande de transfer oferite in comparatie cu alte dispozitive de stocare.

Daca la inceput capacitatea unui hard-disk se masura in zeci si sute de MB, la ora actuala acestea ajung la capacitati de ordinul zecilor de GB. In plus, dimensiunile noilor unitati sunt din ce in ce mai reduse, in timp ce vitezele de transfer pe care le ofera sunt din ce in ce mai mari.

Fizic el este format din unul sau mai multe discuri magnetice (numite si platane) suprapuse, fiecare fiind acoperit de un invelis magnetic. Acestea se rotesc la viteze de ordinul miilor de rotatii pe minut. Pe suprafata platanelor se “plimba” capetele de citire/scrire care au rolul de a citi/scrie informatia pe disc.

1.1.5. Unitatea floppy

Unitatea de disc flexibil sau floppy este un dispozitiv ce permite citirea si scrierea de discuri floppy (flexibile) sau dischete, cu ajutorul carora se pot copia si transfera fisiere de pe un calculator pe altul. Utilizarea dischetelor este relativ in scadere datorita caracteristicilor de rata de transfer (scazuta), capacitate (foarte mica in comparatie cu CD-ROM-ul, DVD-ul, banda magnetica ZIP etc.), mediu de stocare ce se defecteaza usor.

Se disting doua mari tipuri (dupa dimensiunile dischetelor): de 5,25” si de 3,25”. Primele sunt un model mai vechi si foarte rar intalnit in ziua de azi – utilizau discuri flexibile cu capacitati de stocare de 360KB, 720KB si 1,2MB. Cea-a de-a doua categorie utilizeaza dischete cu capacitati de stocare de 720KB, 1,44MB si 2,88MB. Cele mai utilizate sunt cele de 1,44MB.

1.1.6. CD-ROM-ul

Este un mediu de stocare optic.

Citirea mediilor optice se realizeaza cu ajutorul unei raze laser foarte inguste si precise. Exista avantaje clare fata de mediile de stocare magnetice, in ceea ce priveste densitatea si stabilitatea datelor: informatia este impachetata mult mai dens si durata de viata a datelor este mult mai mare (la suporturi magnetice – 5 ani, la cele optice de ordinul zecilor de ani).

Compact-disk – ul (CD-ul) a fost introdus de Philips si Sony in 1980 ca suport de inregistrare sunete.

CD-ROM-ul (Compact Disk – Read Only Memory) a aparut ca o extensie a CD-ului in 1984. Este un disc de plastic cu diametrul de 4,6”. Pe el datele sunt dispuse pe o pista, in spirala, lunga de 5km si ce stocheaza pana la 640MB de date.

Daca la inceput CD-urile nu puteau fi scrise decat la matrite speciale in fabrici, din 1990 s-a putut face inscriptionarea propriilor discuri. Astfel au aparut unitati CD-R si, respectiv, CD-RW – primul tip permite scrierea numai o data a unui CD pe cand CD-RW de mai multe ori).

1.1.7. Diverse

Placa video – un suport ce are rolul de baza in dispunerea, afisarea imaginii pe monitor. Pe el se afla un chipset video, memoria video, convertorul digital-analogic (RAMDAC) etc.

Placa de sunet – suport cu rol de reproducerea muzicii, vocii sau diverselor sunete anexe aplicatiilor, jocurilor.

Placa de retea – este echipamentul instalat pe un PC pentru a realiza conectarea acestuia la o retea. Calculatoarele personale si statiile de lucru dintr-o retea locala sunt echipate, de obicei, cu placi de retea ce realizeaza transmisia datelor, folosind tehnologie Ethernet sau Token Ring. Conexiunea realizata prin intermediul unei placi de retea este permanenta, fata de conexiunea oferita de modem, care se limiteaza doar la timpul cat linia telefonica este deschisa.

Unitatea DVD – Digital Versatile Disk – dispozitiv de stocare optic. Actualmente la inceput de drum insa, se pare, ca in urmatorii ani va cunoaste o puternica utilizare chiar cu sanse de a inlocui CD-ROM-ul si benzile VHS. DVD-ul este un disc plat, de dimensiunea unui CD (4,7”). Citirea DVD-urilor se realizeaza prin intermediul unei raze laser, cu o lungime de unda mai scurta decat in cazul drive-urilor CD-ROM. Capacitatea de stocare se situeaza la valori de 4,7-17GB. Exista un proiect de tehnologie futurista numit HD-ROM, in care unda de control este formata din ioni de galiu - o unda extrem de ingusta – deci o densitate foarte mare a datelor, permitand o capacitate de stocare de circa 165GB.

Modemul – (Modulator/Demodulator) este echipamentul care permite unui calculator sa comunice cu altul prin intermediul liniilor telefonice. El converteste semnalul digital venit de la calculator in semnal analogic pentru circuitele telefonice conventionale, pe baza de sarma de cupru, si invers, adica primeste semnalul analogic si il converteste in semnal digital.

1.2. Monitorul

Este o componenta a sistemului video (alaturi de placa video) al unui calculator. Unitatea centrala este conectata la un sistem de afisare, pe care se pot vizualiza rezultatele prelucrarilor realizate de catre sistemul de calcul. Ele sunt separate de calculator, fiind un element de sine statator, care se conecteaza la calculator.

Sunt de mai multe tipuri si mai multe dimensiuni (in general cu diagonala intre 12” si 21”). Exista monitoare cu tub catodic (CRT) si exista monitoare cu cristale lichide (LCD). Tendinta viitorului este ca ecranele plate, cu cristale lichide, sa inlocuiasca pe cele cu tub catodic.

Monitoarele se caracterizeaza prin urmatoarele elemente de baza: implementare comenzi ajustare proprietati rastru (imagine) – luminozitate, contrast, forma, dimensiune – astfel ele se impart in monitoare analogice (cu reglaje analogice – cu potentiometre) si digitale (comenzi implementate prin intermediul unui procesor ce gestioneaza parametrii monitorului). Astazi, majoritatea sunt digitale.

Alta caracteristici:

numarul de pixeli (puncte ce alcatuiesc imaginea) – variaza intre 480.000 si 1.920.000;

apertura (sau dot pitch = distanta dintre 2 pixeli) – cu cat este mai mica cu atat imaginea este mai buna (nu apare granulata);

forma pixelilor (caracteristica monitoarelor cu tub catodic) – se disting monitoare Invar si Triniton. La cele Triniton punctele sunt dispuse sub forma unei grile de linii verticale, iar la monitoarele traditionale (Invar) punctele au o forma rotunda (imagine calitativ mai slaba decat la Triniton);

rata de reimprospatare a imaginii (refresh rate) – imaginea este reimprospatata la anumite intervale de timp sau, mai bine zis, de cateva ori pe secunda. Cu cat acest numar este mai mare cu atat imaginea obtinuta este mai stabila si mai odihnitoare. In mod normal fiecare pixel este reimprospatat de 60, 70, 75 sau 80 de ori pe secunda. Daca imaginea este reimprospatata de 75 de ori pe secunda spunem ca avem o rata de refresh de 75Hz.

Rezolutia maxima suportata – reprezinta numarul de pixeli care pot fi afisati pe ecran, raportat la cele doua axe (ex. o rezolutie de 800 x 600 pixeli inseamna ca ecranul afiseaza imaginea sub forma unei grile de dimensiune 800 x 600 puncte de imagine). Cu cat rezolutia este mai mare, cu atat imaginea este mai bine definita.

Monitoarele tip LCD ofera avantajul unei calitati mai fine a imaginii, nemaiexistand acea palpaire ca la tuburile catodice, care oboseste ochiul (la LCD rata de refresh este 0 Hz). In plus ele nu emit radiatie electromagnetica si au un consum de energie foarte mic.

1.3. Tastatura

Este un dispozitiv standard de intrare, ce permite introducerea facila a datelor utilizatorului (operatorului).

La inceputul anilor ’80 aveau doar 83-84 de taste, ulterior adaugandu-li-se alte circa 20 de taste, obtinute in special dintr-o dublare, din ratiuni ergonomice, a unor taste deja existente. Mult mai recent, au aparut tastaturile multimedia, care adauga butoane speciale pentru functiuni specifice acestui domeniu.

O alta transformare destul de utila (dar nu s-a impus) a fost “ruperea” tastaturii in 2 jumatati.

1.4. Mouse-ul

Este un mic dispozitiv cu ajutorul caruia utilizatorul poate indica o zona de pe ecranul monitorului, prin deplasarea acestuia pe suprafata biroului. El este foarte util in special in cazul interfetelor grafice, usurand foarte mult munca utilizatorului.

Mouse-urile standard detin doua butoane, cel din partea stanga fiind folosit in mod frecvent. In mod uzual, cel din stanga este folosit pentru a selecta sau pentru a lansa in executie un program, in timp ce butonul din dreapta ofera diferite proprietati si actiuni care se pot executa asupra obiectului selectat.

Pe langa cele doua butoane traditionale exista si modele cu trei butoane. Cel de-al treilea buton (amplasat fie intre cele doua sau pe partea laterala) este foarte util in unele aplicatii, care permit sa i se asocieze diferite functii si actiuni.

Pentru a usura si mai mult munca utilizatorului, noile mouse-uri au fost dotate cu rotite sau “butoane” de scroll atat vertical cat si orizontal, permitand derularea ecranului fara a schimba pozitia curenta indicata.

1.5. Imprimanta

Este un dispozitiv periferic care se ataseaza la calculator, permitand transpunerea imaginilor si textelor aflate in calculator pe diferite formate standard de hartie.

Imprimantele se diferentiaza dupa modul de imprimare, viteza, dimensiuni, complexitate si cost.

Dupa modul de imprimare, se diferentiaza trei categorii principale de imprimante: cu ace, cu cerneala si laser.

1.5.1. Imprimante cu ace

Acestea fac parte din categoria imprimantelor cu impact, fiind un model mai vechi ce se utilizeaza astazi din ce in ce mai putin. Principiul de tiparire consta in imprimarea cernelii pe hartie prin lovirea unei panglici imprimate cu cerneala, denumita ribbon.

Se caracterizeaza prin viteza de tiparire redusa, rezolutie mica si zgomot pronuntat.

Avantajul rezida doar in pretul foarte redus al lor si al consumabilelor si in imprimarea mai multor copii ale aceluiasi document la o singura trecere (hartie autocopianta).

1.5.2. Imprimante cu cerneala

Exista mai multe tehnologii de imprimare cu cerneala, cum ar fi inkjet, bubblejet, cu sublimare etc., care variaza in functie de modul de impregnare a cernelii pe foaie.

In principiu, imprimarea cu cerneala consta in pulverizarea picaturilor de cerneala prin intermediul unor duze foarte fine.

Avantaje: viteza mai mare de imprimare, rezolutie mult mai buna (poate ajunge pana la 1200 dpi – dots per inch = puncte per inch) si viteza mare de imprimare (pana la 8 pagini pe minut).

Dezavantaj: cost ridicat al consumabilelor.

Pot tipari monocrom sau color. Cele ce tiparesc si color folosesc combinatii de trei culori (albastru, rosu si galben), dar exista si care combina cinci culori pentru a se obtine o calitate a tiparirii foarte asemanatoare fotografiilor.

1.5.3. Imprimante laser

Procedeul de imprimare consta in folosirea unei raze laser pentru a atrage cerneala (denumita si toner) pe un tambur, care apoi imprima cerneala pe foaie. Aceasta tehnologie asigura o viteza de imprimare care poate varia intre cateva pagini pe minut si cateva zeci de pagini pe minut, alaturi de o rezolutie foarte buna.

Dupa performantele oferite in procesul de imprimare ele se impart in:

imprimante personale (pana la 8 pagini/minut);

office (8-12 pagini/minut);

pentru grupuri de lucru (12-50 pagini/minut);

departamentale (50-135 pagini/minut).

Ultimele doua categorii se caracterizeaza prin posibilitatea conectarii si administrarii in retea, pentru a servi grupuri mari de utilizatori.

O categorie aparte o constituie imprimantele laser color. Sunt o aparitie relativ noua, inca existand probleme de suprapunere a culorilor. Procesul de tiparire este acelasi numai ca foaia trece peste 3 tambure, succesiv, cate unul pentru fiecare culoare de baza. Viteza de este de doar 2-8 pagini pe minut.

1.6. Scanner-ul

La nivel fizic scanner-ul este un dispozitiv care transforma lumina reflectata de un obiect (foaie de hartie) in secvente de 0 si 1, asupra carora calculatoarele pot executa diferite prelucrari. Altfel spus, scanner-ul converteste informatia analogica in informatie digitala.

Pentru a indeplini aceasta functie ele folosesc niste componente denumite criptic CCD (Charged-Couple Device), PMT (photomultiplier tube) sau CIS (Contact Image Sensor), care permit citirea informatiei. Aceste componente sunt de fapt celule care masoara cat de multa lumina este reflectata de suprafata scanata.

Pentru a capta intreaga imagine, un scanner o divide intr-o grila de puncte, pe care o citeste si interpreteaza rand cu rand, prin intermediul capului de citire[2].

In functie de metoda de scanare folosita se evidentiaza mai multe tipuri de scanner-e:

Flatbed – sunt cele mai comune, fiind foarte asemanatoare cu un copiator, prin faptul ca obiectul care se scaneaza, se pune pe o platforma de sticla, iar capul de citire se misca pe sub ea;

Sheetfed – seamana mai mult cu un fax fiindca ele deplaseaza pagina de scanat peste capul de citire. Dezavantajul major este acela ca sunt mai putin precise decat cele anterioare, introducand distorsiuni, din cauza ca este greu sa mentina o viteza constanta a foii;

Scanner-e cu tambur (Drum Scanner) – ofera cea mai buna calitate a imaginilor;

Hand Scanner – scanner de mana. Permite scanarea de imagini cu latimea de pana la 10 cm.