Curs1

Calculatoarele si prelucrarea informatiei - Curs 1 Pag. 1/9

CALCULATOARELE SI PRELUCRAREA INFORMATIEI

1. Introducere
Informatica, abordatã din perspectiva unei stiinte, s-a dezvoltat odatã cu primele calculatoare
electronice. Termenul de informaticã i-a fost atribuit de Academia Francezã (1966), care a definit-o
ca “ansamblul teoriilor si tehnicilor concepute în scopul prelucrãrii automate a datelor”. Inaintea
acestui termen a apãrut si este încã folosit termenul de stiinta calculatoarelor (computer science), iar
în prezent se vehiculeazã termeni ca: tehnologia informatiei (Information Technology), biroticã,
informaticã economicã, informaticã medicalã, informaticã industrialã, ce reflectã, eventual, etape
în dezvoltarea informaticii.
Informatica, prin masinile de culegere, stocare, prelucrare si transmitere a informatiei, prin
combinarea tot mai puternicã cu comunicatiile, a devenit un instrument universal, de larg consum,
utilizat în aproape toate activitãtile umane, care a pãtruns în casa omului, în familia acestuia. În acest
proces, calculatorul, (hardware - componenta constructivã) prin complexitatea sa si prin interfata cu
utilizatorul (software - programele), a ridicat gradul de culturã si de civilizatie, iar elementul
fundamental al informaticii: informatia a devenit avutie nationalã a unei tãri. Numãrul de calculatoare
pe cap de locuitor a devenit un instrument utilizat în evaluarea nivelului de dezvoltare a unei tãri (în
România se apreciazã cã existã > 250000 de calculatoare, aceasta înseamnã aprox. 1 calculator la 100
locuitori; existã tãri cu 1 calculator la 5-8 locuitori).
Impactul informaticii asupra societãtii, atât sub aspectul progresului cât si al consecintelor
negative asupra individului care stã foarte mult în fata calculatorului, a fost mult dezbãtut. În 1996,
când s-au împlinit 25 de ani de la aparitie primului microprocesor (computer on a cip), Intel 4004,
multe studii de analizã au pus în evidentã impactul acestuia si a programului informatic asupra
urmãririi oricãrei activitãti umane, analiza oricãrui proces, controlul oricãrui mecanism.
Microprocesoarele au devenit în asa mãsurã parte a vietii noastre, încât adevãrata provocare a ajuns sã
fie gãsirea unor aparate uzuale, care sã fie controlate într-un fel sau altul de calculator. Vom prezenta
câteva exemple edificatoare, unde impactul informaticii asupra societãtii este un fapt indiscutabil, ce
defineste sec. XX mai bine decât orice altã descoperire:
Tomografia computerizatã: zilnic tomografele computerizate din spitale, prin ilustrarea în
spatiul 3D a corpului omenesc, salveazã vieti. O statie de lucru, cu un singur microprocesor, permite
manipularea în timp real a imaginilor 3D, fapt ce ajutã medicul în evaluarea stãrii unor organe afectate
de boalã. Informatica, prin progresele realizate în domeniul sãu, contribuie la reducerea costurilor si
dimensiunilor tomografelor computerizate, ce devin astfel disponibile în multe zone.


Biologia molecularã: datoritã matematicii si informaticii, în ultimii ani s-au fãcut pasi mari în
domeniul biologiei moleculare prin utilizarea unor profile genetice individuale; acestea permit
identificarea unor indivizi susceptibili de a contracta anumite boli, fãrã a efectua testele genetice
extrem de scumpe.
Birotica: calculatoarele personale (PC - Personal Computer) pe fiecare birou, imprimantele,
bazele de date, procesoarele de texte, sistemele de comunicatii îmbunãtãtesc substantial activitatea
oamenilor, asigurã managerilor controlul unor grupuri mari si diverse de activitãti.
Cãrtile de credit: în urmã cu câtiva ani acestea erau un privilegiu, datoritã sistemului ineficient
de verificare a tranzactiilor. Acum datoritã microprocesoarelor si modemurilor (dispozitive care
transformã informatia numericã din calculator în informatie analoagã pentru a fi transmisa la destinatie
unde este transformata din nou în informatie numericã) terminalele de verificare a tranzactiilor existã
în magazine, pe strada (bancomate), eliminându-se astfel posibilitãtile de fraudã.
Sirul exemplificãrilor poate continua cu: telefonia celularã, posta electronicã (e-mail), industria
automobilelor, animatia etc.

2. Tipuri de calculatoare
Din punct de vedere al reprezentãrii informatiei în ele existã douã tipuri de calculatoare:
- numerice (numite de unii si digitale prin preluarea cuvântului englezesc digital, digit=cifrã),
care opereazã cu numere
- analogice, care opereazã cu mãrimi ale curentului electric; acestea reprezintã numerele prin
valori continue ale unei mãrimi fizice (ex. intensitatea curentului electric); aceste calculatoare se
folosesc în special în conducerea unor procese industriale (reactor atomic, centralã electricã, reactor
chimic).
Orice informatie (numãr, text, imagine, sunet etc.) este memoratã (reprezentatã) într-un
calculator numeric printr-o succesiune de cifre 0 si 1, unitatea de memorare fiind bitul, ce poate lua
cele douã valori 0 sau 1 . Dispozitivul hard (electronic) elementar, care memoreazã informatia, se
numeste circuit bistabil. Astfel:
• numerele se reprezintã în calculator în baza 2
• caracterele alfabetice si alte simboluri primesc un cod, care este un numãr întreg si care se
reprezintã în calculator tot în baza 2
• imaginile se reprezintã tot sub formã de siruri de biti; astfel o imagine este tratatã ca o matrice de
puncte si fiecare punct din ea (numit pixel, de la engl. picture element) este reprezentat pe un
anumit numãr de biti, dupã anumite conventii.


Calculatoarele se mai numesc sisteme de prelucrare a datelor, deoarece informatiile
reprezentate in calculator se numesc date. In general, prin informatie intelegem o pereche (atribut,
valoare), unde atribut este denumirea ce caracterizeaza informatia, iar valoarea este de obicei un numar,
un sir de caractere, o imagine etc. Exemple de informatii:

Atribut Valoare
o
temperatura medie a lunii iunie 20 C (numar)
numele unei persoane Ionescu Petru (sir de caractere)
fotografia Teatrului National din Cluj-Napoca imagine (sir de biti)

In calculator se reprezinta numai valorile informatiilor, pe care le numim, in general, date.
Programele care se executa in calculator cunosc semnificatia (atributele) datelor cu care ele opereaza.

3. Configuratia unui sistem de calcul modern

Un sistem de calcul modern are urmãtoarele componente hardware (componente constructive):
• unitatea centralã (CPU = Central Processing Unit);
• memoria externã (memoria secundarã);
• perifericele de intrare;
• perifericele de iesire;
• controlorul de comunicatii, care gestioneazã terminalele.
La calculatoarele moderne sunt conectate teminale, care sunt dispozitive ce servesc atât la
introducerea cât si la extragerea de informatie în/din unitatea centralã. Aceste terminale, compuse de
obicei dintr-un monitor TV, o tastaturã si un dispozitiv de punctare (indicare) - mouse, sunt folosite
frecvent pentru a mijloci interactiunea dintre utilizatorul uman si calculator.
3.1. Unitatea centralã - CPU


Unitatea centralã - CPU este acea componentã a calculatorului care realizeazã prelucrarea
propriu-zisa a datelor. Se compune din:
• unitatea de control
• memoria internã
• unitatea aritmeticã si logicã
3.1.1. Unitatea de control este acea componentã a unitãtii centrale care supravegheazã si conduce toate
componentele calculatorului si executã o prelucrare secventialã (instructiune cu instructiune) a fiecarui
program. Executia unui program (care se gaseste in memoria interna) se face astfel: unitatea de control
citeste cate o instructiune din program si o trimite altor componente ale unitatii centrale care o executa.
La terminare, unitatea centrala citeste urmatoarea instructiune si repeta cele de mai sus. Executia
completa a unei instructiuni din program poarta numele de ciclu masina. Viteza de calcul a unitatii
centrale se masoara prin numarul de cicluri masina (instructiuni) executate pe secunda. Unitatea de
masura a vitezei este ips = instructiune pe secunda. Multiplii acesteia sunt:
• Kips 1.000 ips
• Mips 1.000.000 ips
• Gips 1.000.000.000 ips
3.1.2. Memoria internã (memoria principalã) a unui calculator are trei functii importante:
- memoreazã programul care se executã la un moment dat
- memoreazã programele de serviciu care asigurã buna functionare a calculatorului
- memoreazã datele care sunt prelucrate de programe.
Indiferent de tipul constructiv al memoriei (tuburi electronice, inele de feritã, tranzistori, circuite
integrate) ea este formatã din celule adresabile, cu capacitatea de 1 Byte (opt biti sau 1 octet), care se
pot accesa direct fãrã sã parcurgem celulele vecine, de unde si denumirea de RAM (Random Access
Memory). Aceastã memorie functioneaza numai cât timp calculatorul este conectat la sursa de curent
electric, în caz contrar continutul ei dispare dacã se întrerupe curentul electric. Spunem ca memoria
RAM este volatila. Accesarea memoriei interne se face prin mijloace electronice. Unitãtile de mãsurã
ce caracterizeazã capacitatea memoriei interne si externe a calculatorului sunt:
• Byte (octet) B = 8 biti
• Kilobyte KB = 210 = 1024 B
• Megabyte MB = 220 = 1024*1024 B
• Gigabyte GB = 230 = 1024*1024*1024 B
• Terrabyte TB = 240 = 1024*1024*1024*1024 B


3.1.3. Unitatea aritmeticã si logicã: are rolul de a efectua calculele. Operatiile uzuale pe care le executã
sunt adunarea, scãderea si compararea numerelor, iar restul operatiilor (cum ar fi inmultirea si
impartirea) se executã cu ajutorul primelor.

3.2. Memoria externã
Calculatoarele moderne folosesc, pe lângã memoria internã si anumite dispozitive periferice
care pãstreazã un volum mare de date si care formeazã ceea ce numim memorie externã. Aceastã
memorie nu este volatilã, datele rãmân disponibile pe suport si dacã se întrerupe curentul electric
(datoritã tipului suportului: hîrtie, magnetic, magneto-optic). Accesarea informatiei pe suport
presupune o miscare mecanicã, deci timpul de acces este mai mare ca la memoria internã; în schimb
capacitatea de memorare este mai mare decat cea a memoriei interne. Dintre suporturile de memorie
externã amintim:
• banda magneticã (caseta magneticã);
• discurile magnetice (flexibile = floppy disk; fixe = hard disk), montate în unitãti de disc
magnetic, cu capete de citire/scriere; datoritã tehnologiilor foarte avansate capacitatea de
memorare a hard-discurilor uzuale a ajuns pânã la 10 GB, iar a discurilor flexibile (dischetele de
3 1/2”) pânã la 2 MB;
• discurile optice (CD-ROM = Compact Disk-Read Only Memory); informatia se memoreazã si se
citeste cu ajutorul unui fascicol laser, de obicei pe o singurã fatã utilã; au diametrul de 4,75 inch
si pot memora pânã la 660 MB; discul nu este refolosibil. Informatia este memoratã pe disc la
producerea acestuia cu un dispozitiv special numit inscriptor de CD-ROM, iar citirea se face cu
ajutorul unui dispozitiv numit lector de CD-ROM. Este folosit la instalarea produselor soft
comerciale si ca suporturi favorite de informatie:cãrti, enciclopedii etc.

3.3. Perifericele de intrare

Dintre perifericele de introducere a informatiei în calculator enumerãm:
• cartela perforatã, banda de hârtie perforatã (suporturi nerefolosibile si cu cost ridicat);
• periferice de intrare cu taste (tastatura calculatorului)
• periferice de indicare (mouse, tableta graficã)
• periferice pentru automatizarea introducerii de date la punctul de producere a lor (casele de marcat
la supermagazine sunt conectate la calculatorul central si dotate cu cititoare optice de bare; acestea


identificã fiecare marfã prin codul de bare care este introdus in calculator; acesta stabileste denumirea
sii pretul precum si efectuarea tranzactiei în stoc).

3.4. Perifericele de iesire

Dintre perifericele de extragere a informatiei din calculator enumerãm:
• monitoarele TV (mod de lucru: text si grafic) afiseaza informatia pe ecran
• imprimantele: transferã informatia pe hârtie; existã urmãtoarele tipuri: cu matrice de puncte, cu jet
de cernealã si cu laser
• plottere - dispozitive de desenare pe hartie
• terminale grafice specializate, de înaltã rezolutie, folosite în aplicatiile CAD/CAM

4. Generatii de calculatoare

Gene- Principala Alte proprietãti
ratia Anii tehnologie Alte tehnologii Limbaje MI - memoria interna
V - viteza de calcul
I 1946- Tuburi electronice Tambur magnetic Masina MI = 2 KB
1956 Asamblare V = 10 Kips
II 1957- Tranzistori Memorii cu ferite; FORTRAN MI = 32 KB
1963 Discuri magnetice COBOL V = 200 Kips
III 1963- Circuite integrate Memorii PASCAL, LISP MI = 2 MB
1981 (Kilby + Noice) semiconductoare Limbaje grafice V = 5 Mips
Discuri magnetice
IV 1982- VLSI, UVLSI Discuri optice ADA, MI = 8 MB
1989 microprocesoare Limbaje V = 30 Mips
orientate obiect supercalcula-toare
V 1990- UVLSI Arhitecturi Limbaje V = 1-1000 Gips
paralele concurente inteligentã artificialã
Limbaj natural tehnologia vorbirii
vedere artificialã


GI : tuburi electronice 1946-1956
Istoria informaticii moderne începe, dupã multi specialisti, în anul 1946, când a fost predat
beneficiarului - Departamentul Apãrãrii SUA - primul calculator complet electronic ENIAC (18.000
tuburi electronice, 30 tone greutate). Constructiv, calculatoarele din G1 se caracterizeaza prin folosirea
tuburilor electronice pentru realizarea circuitelor logice (unitatea centrala) si a tamburului magnetic
pentru memoria externa. Toate aceste componente au o putere consumata mare, disipa o mare cantitate
de cãldurã si au fiabilitate slaba. Din punct de vedere al programarii, s-a folosit la inceput limbajul
masinã (cunoscut de putini programatori) si apoi limbajul de asamblare. Traducerea unui program din
limbaj de asamblare in limbaj masina se face cu ajutorul unui program specializat, numit asamblor.

G II : tranzistoare 1957-1963
In anii '50 se descoperã proprietatile semiconductoare ale siliciului si apar primele astfel de
dispozitivele semiconductoare numite tranzistoare. Acestea inlocuiesc tuburile electronice la
construirea unitatii centrale a calculatorului; memoria interna este realizata cu memorii cu inele de
feritã, iar pentru memoria externă incep sa se utilizeze discurile magnetice, lansate în 1957 de firma
IBM (International Business Machines). Un progres la fel de semnificativ cu cel din partea hard se
realizeazã si în domeniul soft: apar primele limbaje de programare de nivel înalt (FORTRAN -
FORmula TRANslator; COBOL - Common Business Oriented Language). Traducerea programelor
scrise în aceste limbaje în limbajul masina al calculatorului se face cu un program specializat, numit
compilator.

G III : circuite integrate 1963-1981
Generatia a treia de calculatoare foloseste circuitele integrate, care sunt obtinute prin
imprimarea tranzistorilor in bucati (cipuri) de siliciu. Acestea au fost realizate la începutul anilor ‘60.
Circuitele integrate au cunoscut o perfectionare continua, tendinta generala fiind cresterea densitatii de
componente incluse intr-un cip. De la memoriile pe ferita se trece la memoriile pe semiconductori.
Putem distinge trei mari grupuri de calculatoare ce apartin G3: calculatoarele medii-mari,
minicalculatoarele, supercalculatoarele si microcalculatoarele. Cel mai reprezentative calculatoare
medii-mari al acestei generatii sunt cele din seriile IBM 360 si 370. La noi in tara s-au produs
calculatoarele Felix, incepand cu 1972.


In 1965, compania DEC (Digital Equipment Corporation) a creat primul minicalculator produs
in serie, PDP-8, urmat în 1970 de modelul cel mai cunoscut, PDP-11. Minicalculatoarele sunt mai mici,
mai usor de folosit si mai ieftine decat calculatoarele medii-mari si nu au nevoie de aer conditionat.
Datoritã acestor facilitãti minicalculatoarele au început sã fie folosite pe scara larga în universitãti si in
institutii de cercetare.
In anii '70 apar si supercalculatoarele, care se caracterizeaza prin putere foarte mare de calcul si
printr-o memorie interna de capacitate uriasa. Exemple de supercalculatoare sunt Cray 1 si Cyber 205.
La polul opus (din punctul de vedere al performantelor si costului), la mijlocul anilor '70 apar
microcalculatoarele, care folosesc pentru unitatea centrala un microprocesor.
In domeniul soft au apãrut limbaje de nivel foarte înalt si concepte extrem de importante cum ar
fi: sistemul de operare si calculatorul personal.

G IV : circuite integrate pe scara foarte larga 1980-1990
Reprezentantii acestei generatii, de la microcalculatoare la supercalculatoare sunt inca actuali.
Se folosesc circuitele integrate pe scara foarte larga (de la 200 000 la 1 200 000 circuite/cip). Datorita
scaderii costurilor de productie, microcalculatoarele (numite de IBM calculatoare personale) incep sa
devina accesibile ca pret pentru oamenii obisnuiti.
Calculatoarele personale au produs probabil cea mai mare revolutie in informatica: apar
interfetele grafice, si in general produse soft pentru utilizatorii obisnuiti (editoare de texte, programe de
calcul tabelar, etc) care sunt produse de firme specializate. Majoritatea marilor firme de soft de astazi
isi au radacinile la inceputul anilor '80.

G V : circuite integrate pe scara ultra larga 1990-
La inceputul anilor '90, Japonia a lansat programul Generatiei a V-a de calculatoare, care avea
cateva obiective extrem de promitatoare, legate mai ales de imbunatatirea comunicarii omului cu
calculatorul (folosind limbajul natural). Realizarea acestor obiective necesita la randul sau calculatoare
cu performante sporite.
Astazi nu se stie mare lucru despre modul in care obiectivele programului au fost realizate. In
schimb, calculatoarele contemporane au performante ce permit realizarea lor. Constructiv, aceste
calculatoare folosesc circuitele integrate pe scara ultra larga (UVLSI), avand una sau mai multe unitati
centrale (calculatoare paralele) sau de calcul (calculatoare vectoriale).
Se perfectioneaza si se impun interfetele grafice, limbajele de programare din generatia a 4-a
(vizuale), se dezvolta nemaiintalnit comunicatiile folosind calculatorul: Internet.


Firma Microsoft, aparuta la sfarsitul anilor '70, devine una dintre cele mai puternice firme ale
lumii, iar fondatorul ei, Bill Gates, este, la sfarsitul anului 1999, cel mai bogat om din lume.

Curs1

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (12)

Destaque

Destaque (10)

Semelhante a Curs1

Semelhante a Curs1 (20)

Curs1