Un calculator este format din două părți componente: componentele fizice (hardware) și programele de lucru (software).
Hardware
Definiție: Totalitatea componentelor fizice (resursele fizice) ale unui calculator se numește hardware. Hardware-ul conține:
- unitatea centrală de prelucrare (UCP);
- dispozitivele periferice care formează sistemul de intrare/ieșire.
Unitatea centrală de prelucrare (UCP) – Central Processing Unit
UCP este componenta ce are rolul de a dirija celelalte dispozitive, de a împărti sarcini fiecăreia, de a coordona și verifica execuția sarcinilor primite. UCP conține următoarele componente:
- Procesorul – Prelucrarea propiu-zisă a datelor are loc în procesor. Procesorul conține două unități de bază: unitatea de execuție sau unitatea aritmetico-logică (UAL) și unitatea de comanda (UC). Unitatea de execuție are rolul de prelucrare a informației prin transformări ale reprezentării binare a acesteia. UAL conține niște celule de memorie în care se stochează informația numite registre. Operațiile care pot fi executate de UAL sunt operațiile aritmetice (adunare, scădere etc.) și logice de comparație (mai mare ca, mai mic ca, egal etc.). UC coordonează activitatea celorlalte dispozitive, inclusiv a unităților de intrare/ieșire prin intermediul controlerului de intrare/ieșire. Acest controler are următoarele sarcini: transportul datelor în interiorul unitătii centrale și comanda legăturilor cu perifericele
Transportul datelor se face prin magistrala de date (sistem de conductoare de semnal care transportă o anumită cantitate de date). Comanda dispozitivelor periferice se face prin intermediul interfețelor. Acestea pot fi de mai multe tipuri:
- paralele – transmit simultan un octet (byte) și sunt folosite în special pentru legătura cu imprimanta.
- Seriale – unitatea de informație (bitul) este transmisă secvențial. La această interfață se pot lega mai multe dispozitive, ca modem, mouse, alt calculator etc.
- USB (Universal Serial Bus) – standard de interfată la care poate fi conectat orice dispozitiv periferic.În prezent există o gamă largă de dispozitive periferice care pot fi conectate la calculator prin intermediul interfeței USB. Viteza de ransfer a datelor este pentru USB 1.0 – 12Mbit/s, USB 2.0 – 480 Mbit/s și pentru USB 3.0 – 5 Gbit/s.
De asemenea, UC are grijă ca programele să fie executate în mod ordonat.
Viteza cu care procesorul prelucrează datele depinde de frecvența de tact (în MHz și reprezintă numărul de pași pe care îi poate executa procesorul într-o secondă) și lățimea registrelor (reprezintă numărul de biți care poate fi prelucrat de procesor într-un tact).
Procesoarele au avut o evoluție rapidă de la 8088,8086…80486 , producția fiind asigurată în principal de firma Intel. Alte firme producătoare sunt AMD și Cyrix. Procesoarele produse de AMD și Cyrix sunt mai ieftine decât cele produse de Intel și au o arhitectură compatibilă cu cele produse de Intel , însă se dezvoltă separat.
Un calculator poate avea unul sau mai multe procesoare. Plăcile de bază uzuale permit prezența unui singur procesor. În sistemele produse de Digital și HP se pot întâlni între 2-8 procesoare. Sistemele multiprocesor sunt folosite în servere sau în stații de lucru cu flux mare de date (CAD, GIS etc). Un alt motiv de a folosi un sistem multiprocesor este securitatea oferită. De exemplu, în cazul defectării unui procesor, sarcinile acestuia vor fi preluate de celelalte procesoare.
După setul de instrucțiuni procesoarele se clasifică după cum urmează:
- CISC (Complex Instruction Set Computer) – proiectanții mută complexitatea instrucțiunilor în hardware din software necesitând viteze de lucru mai mari, procesorul “știe” mai multe instrucțiuni complexe, codate hardware;
- RISC (Reduced Instruction Set Computer) – implementeaza mai puţine instrucţiuni capabile să ruleze mai rapid decat CISC – complexitatea softului este mai mare; viteza de lucru poate fi deci mai redusă;
- MISC (Minimum Instruction Set Computer) – procesoare la limita “simplicităţii” – numai 32 de instrucţiuni; deocamdată procesorul MuP21 implementează doar 24 instrucţiuni;
- HISC (High-level Instruction Set Computer) – arhitectura propusă de Anthony Fong, pe 64 de biţi;
- WISC (Writable Instruction Set Computer) – arhitectură bazată pe stivă;
- ZISC (Zero Instruction Set Computers) – bazat pe reţele neuronale, folosește acumularea de informație pentru a recunoaște și clasifica obiecte sau situații și a lua decizii imediate.
b) Memoria RAM – Random Access Memory – memorie ce permite ambele operații și în care sunt memorate temporar datele sau programele de care are nevoie UCP. Este o memorie volatilă, care depinde de alimentarea cu energie electrică. După încetarea alimentării, conținutul acestei
- Memoria internă – Aceasta are funcția de stocare a datelor.În această memorie se depun atât datele de intrare cât și programele și datele de ieșire și intermediare. Din punct de vedere intern memoria este aranjată într-o matrice de celule de memorie, fiecare celulă fiind folosită pentru stocarea unui bit de date (0 sau 1 logic).
Tehnologia DRAM este cea mai întâlnită în sistemele actuale, trebuind să fie reîmprospătată de sute de ori / secundă pentru a reține datele stocate în celulele de memorie (de aici și numele de memorie dinamică). Tehnologia de realizare și construcție a memoriei a evoluat și evoluează foarte rapid de-a lungul timpului.
Unitatea de măsură a informației este bitul (bit). Opt biți formează un octet (byte – 1B). Uzual se folosesc multiplii ai octetului:
kilo-octet sau kilo-byte: 1KB=1024 octeți
mega-octet sau mega-byte: 1MB=1024 KB
giga-octet sau giga-byte: 1GB=1024 MB
terra-octet sau terra-byte: 1TB=1024 GB
Există două operații de bază cu memoria: citirea – accesarea conținutului memoriei și scrierea – modificarea conținutului acesteia.
Memoria internă are două componente:
- memoria ROM – Read Only Memory – memoria nevolatilă (nu depinde de alimentarea cu energie electrică), care conține informații de care UCP are nevoie pentru funcționare (de exemplu conține procedurile de verificare a componentelor sistemului – self test și a secvențelor pe care calculatorul le rulează în timpul procedurii de start);
- Memoria RAM – Random Access Memory – memorie ce permite ambele operații și în care sunt memorate temporar datele sau programele de care are nevoie UCP. Este o memorie volatilă, care depinde de alimentarea cu energie electrică. După încetarea alimentării, conținutul acestei memorii se pierde.
Se deosebesc două tipuri de memorie: SRAM (Static Ram) și DRAM (Dynamic Ram).
Tehnologia DRAM este cea mai întâlnită în sistemele actuale, trebuind să fie reîmprospătată de sute de ori / secundă pentru a reține datele stocate în celulele de memorie (de aici și numele de memorie dinamică). Tehnologia de realizare și construcție a memoriei a evoluat și evoluează foarte rapid de-a lungul timpului
