1 1 Prelucrarea electronică a datelor 1.1 Date şi informaţii. Stadiile PED 1.2 Principiile funcţionării unui calculator 1.3 Unităţi de măsură utilizate în informatică 1.4 Hardware şi software 1.5 Ce este informatica? Obiectivele capitolului Înţelegerea rolului calculatorului în sporirea eficienţei activităţii din orice domeniu. Descrierea principiilor elementare de funcţionare a unui calculator. Definirea unor unităţi de măsură utilizate în informatică. Definirea noţiunilor de hardware şi software Definirea termenului de informatică
65
Embed
Prelucrarea electronică - profs.info.uaic.roadiftene/Scoala/2018/ICI/Cursuri/Bazele_utilizarii... · componenţa calculatorului, de exemplu ale procesorului. Oricum, trebuie reţinut
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
1
Prelucrarea electronică
a datelor
1.1 Date şi informaţii. Stadiile PED
1.2 Principiile funcţionării unui calculator
1.3 Unităţi de măsură utilizate în informatică
1.4 Hardware şi software
1.5 Ce este informatica?
Obiectivele capitolului
Înţelegerea rolului calculatorului în sporirea eficienţei activităţii din orice domeniu.
Descrierea principiilor elementare de funcţionare a unui calculator.
Definirea unor unităţi de măsură utilizate în informatică.
Definirea noţiunilor de hardware şi software
Definirea termenului de informatică
2
În multe cazuri, cunoştinţele legate de calculatoare şi utilizarea acestora sunt
căpătate din surse întâmplătoare, nu neapărat corecte, iar cel care acumulează astfel de
informaţii şi poate crea o imagine eronată despre domeniu. Este, de aceea, necesară o
prezentare sistematizată a elementelor de bază. Acest capitol este punctul de start pentru
explicarea structurii şi modului de funcţionare a unui calculator. Sunt discutate principii
general valabile pentru orice familie sau generaţie de calculatoare, scopul fiind de a defini
câteva elemente de bază care să permită dezvoltările din capitolele următoare.
1.1 Date şi informaţii. Stadiile PED
Impactul pe care calculatorul îl are asupra vieţii omului modern nu are nevoie de
comentarii. În prezent, primul contact cu calculatorul are loc la vârste foarte mici, adesea
preşcolare. Calculatorul intră apoi firesc în viaţa de zi cu zi a omului modern, ca televizorul
sau radioul, indiferent de activitatea de bază a acestuia.
În cel mai general sens, calculatoarele se folosesc pentru a prelucra date. O definiţie
de dicţionar pentru termenul date este: lucruri ştiute sau presupuse; fapte sau reprezentări
din care pot fi derivate concluzii. Pentru utilizarea conceptului în lumea calculatoarelor,
Institutul Naţional American pentru Standarde (American National Standards Institute -
ANSI) oferă următoarea definiţie duală a datelor:
1. O reprezentare a faptelor, conceptelor, sau instrucţiunilor într-o manieră
formalizată adecvată pentru comunicare, interpretare, sau prelucrare de către
om prin mijloace automate.
2. Orice reprezentare cum ar fi litere, cifre sau cantităţi analogice căreia îi este
asociată o semnificaţie. În general, se execută operaţii asupra datelor pentru a
furniza informaţii despre o anumită entitate.
Datele constau în simboluri scrise sau stocate pe un anumit suport. Simbolurile
reprezintă anumite obiecte, idei sau valori, care transmit informaţii într-un context
particular. În această discuţie intervine două concepte, date şi informaţii, între care există
legături şi deosebiri care au fost analizate din multiple puncte de vedere. Este larg
acceptată, în prezent, următoarea distincţie între date şi informaţii:
Datele sunt forma codificată a informaţiilor.
Informaţiile sunt extrase din date şi sunt folosite pentru a rezolva probleme (în
sens larg).
ANSI împreună cu Organizaţia Internaţională pentru Standarde (International
Standards Organization - ISO) au definit informaţia ca fiind semnificaţia pe care omul o
asociază datelor prin intermediul unor convenţii stabilite în reprezentarea acestora.
3
Consideraţiile enumerate pe scurt justifică de ce vorbim despre calculator ca fiind un
sistem pentru prelucrarea electronică datelor şi nu sistem pentru prelucrarea informaţiilor:
indiferent de cantitatea de date care se prelucrează, acestea nu pot deveni informaţii până
când nu sunt interpretate de cel care are de rezolvat problema.
Prelucrarea electronică a datelor (PED) are trei stadii care sunt ilustrate în
figura 1.1.1.
Fig. 1.1.1. Prelucrarea electronica a datelor
Într-o anumită perioadă din istoria dezvoltării tehnologiei calculatoarelor, cele trei
stadii constituiau etape distincte ale unui proces liniar care se desfăşura chiar în
succesiunea indicată în figura 1.1.1. Această perioadă a durat în ţările avansate până la
sfârşitul anilor şaptezeci, iar în România până la mijlocul anilor optzeci şi avea ca element
caracteristic faptul că utilizatorii calculatorului nu aveau contact nemijlocit cu calculatorul
pentru a introduce date în prelucrare şi pentru a extrage rezultatele. Un calculator al acelei
epoci ocupa o întreagă sală climatizătă, iar într-un oraş important existau câteva
calculatoare. Ele se aflau în centre de calcul electronic la care cei interesaţi, în special unităţi
economice, îşi aduceau datele pentru a fi prelucrate. Suportul pe care erau codificate datele
de prelucrat erau cartelele perforate , fiecare coloană de perforaţii reprezentând un cod.
Pachetele de date erau preluate prin serviciul de relaţii cu beneficiarii şi introduse în
prelucrare. Urma procesare propriu-zisă, iar rezultatele prelucrării erau tipărite pe hârtie şi
predate beneficiarului tot prin serviciul de relaţii. În cazul în care, din analizarea
rezultatelor, se consta că în setul de date de intrare se strecuraseră erori, cartelele
respective erau perforate din nou, iar lanţul de prelucrare trebuia reluat. De aceea,
prelucrarea datelor referitoare la o anumită problemă, de exemplu calculul salariilor pentru
o mare unitate industrială, putea dura câteva zile.
Exemplificarea făcută mai sus a avut mai multe scopuri. Pe de o parte, ea arată că, în
domeniul calculatoarelor, "istoria veche" înseamnă evenimente petrecute cu doar
cincisprezece - douăzeci de ani în urmă. Pe de altă parte, permite să se tragă imediat
concluzia că datele prelucrate în epocă erau, aproape exclusiv numerice: gestiune
economico-financiară, probleme ştiinţifice, analize statistice etc. Nu în ultimul rând, ea are
4
rolul de a sublinia că cele trei momente ale prelucrării, introducerea datelor iniţiale,
prelucrarea propriu-zisă şi extragerea rezultatelor puteau fi puse în evidenţă cu claritate.
În prezent, aceste momente sunt mai puţin evidente la o primă vedere. Un calculator
performant ocupă o jumătate din suprafaţa unui birou, iar utilizatorul său acţionează direct,
introducând datele prin intermediul tastaturii. Prelucrarea se face pe loc, iar rezultatele se
văd pe ecran. Utilizatorul ia imediat decizia efectuării unor modificări sau corecţii, iar lanţul
de prelucrare se reia. Are loc un proces ciclic de introducere, prelucrare şi apoi consultare a
rezultatelor, care se încheie doar când datele obţinute sunt cele corespunzătoare.
Tot în legătură cu ceea ce se întâmplă în prezent, trebuie remarcată o altă diferenţă
faţă de trecut, când datele prelucrate erau cu preponderenţă numerice. Progresele
înregistrate în plan tehnologic permit acum ca, atât datele introduse în prelucrare, cât şi
rezultatele prelucrării, să fie de cele mai diverse categorii: texte, valori numerice, desene,
imagini, sunet, semnale electrice dintr-un proces tehnologic etc.
Pentru a înţelege cum funcţionează, de fapt, calculatorul, ne vom limita a comenta
cele trei stadii, aşa cum sunt ele ilustrate în secvenţa din figura 1.1.1 şi făcând abstracţie de
repetarea lor ciclică în cazul utilizării calculatoarelor moderne. Să notăm, întâi, termenii din
limba engleză care sunt consemnaţi şi în figura 1.1.1: INPUT pentru introducerea datelor şi
OUTPUT pentru extragerea rezultatelor prelucrării. De asemenea, pentru prelucrare se
foloseşte, de obicei, termenul procesare care, de altfel, înseamnă exact acelaşi lucru.
1.2 Principiile funcţionării calculatorului
Funcţionarea calculatorului are loc în conformitate cu două principii care au fost
enunţate de John von Neumann la mijlocul anilor patruzeci ai secolului trecut. Aceasta arată
că, exceptând încercările pe care diferiţi gânditori le-au făcut de-a lungul vremii pentru a
imagina şi construi maşini de calcul, istoria consistentă a calculatoarelor are abia o jumătate
de secol. Cele două principii sunt valabile şi la majoritatea calculatoarele din prezent. Vom
face în continuare o descriere a acestora, mai degrabă decât o enunţare exactă.
Unul dintre principii arată că datele care trebuie prelucrate se încarcă în memoria
calculatorului; tot în memorie, se încarcă şi un program conform căruia se face prelucrarea.
Programul este o succesiune de ordine elementare de prelucrare; un astfel ordin se
numeşte instrucţiune. Deci, programul este o succesiune de instrucţiuni. Prelucrarea are loc
astfel: un dispozitiv, numit procesor, extrage câte o instrucţiune din memorie şi execută
ordinul exprimat de aceasta. El face acest lucru automat, începând cu prima instrucţiune a
programului şi până când întâlneşte o instrucţiune de oprire.
5
Un al doilea principiu enunţă că, în construcţia calculatoarelor, pentru reprezentarea şi
manipularea informaţiilor de orice natură trebuie folosit sistemul de numeraţie binar. Acest
aspect va fi discutat mai pe larg în secţiunea următoare.
Se subânţelege faptul că procesorul "înţelege" ordinele exprimate de instrucţiuni şi le
poate executa. Executând o instrucţiune, procesorul acţionează asupra datelor aflate în
memorie, transformându-le. Poate face, de exemplu, o operaţie aritmetică, sau o
comparare, sau o deplasare a unei date în cadrul memoriei, ori spre exterior etc. Astfel,
instrucţiune cu instrucţiune, datele sunt prelucrate, adică transformate şi aduse de la forma
lor iniţială la o formă finală care reprezintă rezultatele prelucrării.
Se observă, din cele discutate, că un calculator funcţionează secvenţial: el execută pas
cu pas o succesiune de instrucţiuni care a fost concepută de către o persoană de
specialitate care ştie care sunt prelucrările necesare rezolvării unei probleme, ordinea
corectă a acestora, precum şi cum trebuie să scrie instrucţiunile programului. De fapt,
programarea calculatoarelor este activitatea de elaborare de programe de calculator menite
să rezolve diferite necesităţi de prelucrare a datelor.
Trebuie amintit, totuşi, că cercetări din ultimii ani se concentrează asupra tehnicilor
multi-procesor, adică asupra construirii de calculatoare care să execute mai multe
instrucţiuni simultan. Acest lucru este, însă, invizibil pentru un utilizator obişnuit; imaginea
funcţionării secvenţiale este suficientă pentru ca acesta să înţeleagă principiile de bază.
1.3 Unităţi de măsură utilizate în informatică
Ca şi în cazul altor domenii ale tehnicii, şi în cazul calculatoarelor diferitele
caracteristici de performanţă trebuie exprimate prin unităţi de măsură specifice.
Bineînţeles, majoritatea lor sunt folosite doar de specialişti. Două dintre ele, însă, sunt uşor
de înţeles şi utilizat de către orice persoană care are legătură cu calculatorul. Le vom
prezenta în continuare.
Măsurarea capacităţii dispozitivelor de memorare şi stocare
Aşa cum a fost arătat în secţiunea precedentă, în memoria calculatorului se încarcă
atât datele cât şi programele. Atât unele cât şi celelalte se reprezintă în memorie sub formă
de coduri numerice, mai precis, coduri binare. Un cod binar se scrie folosind doar cifrele 0 şi
1. De exemplu: 10101001. De fapt, aşa cum a enunţat von Neumann, toate informaţiile care
se vehiculează în interiorul unui calculator, nu numai cele stocate în memorie, sunt
codificate binar.
Faptul că a fost preferată reprezentarea binară se datorează unor considerente
tehnologice, sistemele fizice cu doar două stări fiind cel mai uşor de construit şi având
6
funcţionarea cea mai sigură: bec aprins sau stins, comutator închis sau deschis, dispozitiv
electronic în conducţie sau în blocare. Cele două stări pot primi semnificaţiile de 0 şi 1. Pe
de altă parte, o întreagă suită de teorii matematice (algebra logicii, teoria informaţiei, teoria
codurilor etc.) asigură suportul pentru reprezentările binare, precum şi tehnicile de
prelucrare a informaţiilor de orice natură, de la valori numerice şi şiruri de caractere până la
imagini şi sunet.
O poziţie (cifră) într-un cod binar se numeşte bit (notaţie: b). Un cod de 8 biţi se
numeşte byte (notaţie: B) sau octet (notaţie: O). În figura 1.3.1 sunt ilustrate cele spuse aici.
10 01011 0
bit
Byte
Fig. 1.3.1 Cod binar
Byte se pronunţă "bait", iar în româneşte se foloseşte adesea şi această scriere a
termenului. Pluralul în limba engleză este bytes, iar în româneşte se pronunţă (şi, adesea, se
scrie) "baiţi". Deci, cel puţin ca pronunţie: un bait, doi baiţi.
Byte-ul este unitatea elementară de măsură a capacităţilor de stocare: memorie,
discuri magnetice etc. De fapt, nu byte-ul ci, multiplii săi se folosesc în mod curent. Aceştia
sunt următorii:
* kilo (K) 1 KB = 1024 B
* mega (M) 1 MB = 1024 KB
* giga (G) 1 GB = 1024 MB
* tera (T) 1 TB = 1024 GB
Să facem observaţia că, faţă de semnificaţia cu care suntem obişnuiţi a multiplilor (de
exemplu: kilo = 1000 = 103), în cazul octeţilor factorul de multiplicare este
1024 = 210.
Tot în Bytes se exprimă şi anumite caracteristici de performanţă ale altor module din
componenţa calculatorului, de exemplu ale procesorului. Oricum, trebuie reţinut că, atunci
când se vorbeşte de coduri binare, se au în vedere exprimări în Octeţi (Bytes), deci şiruri de
biţi având lungimi multiplu de opt.
Măsurarea vitezei de lucru a procesorului
Aşa cum am arătat, procesorul extrage, una câte una, instrucţiuni din memorie şi le
execută. Această funcţionare pas cu pas este determinată de nişte semnale de tact
furnizate de un dispozitiv cu cristal de cuarţ. Este acelaşi principiu ca la funcţionarea
7
ceasurilor electronice obişnuite. De fapt, acest dispozitiv de generare a tactului este numit
chiar ceas (clock). La fiecare tact primit, procesorul execută câte ceva. Deci, procesorul va fi
cu atât mai rapid cu cât va fi putea să primească mai multe tacte pe secundă, adică semnal
de ceas cu o frecvenţă mai mare. În fizică se defineşte ca unitate de măsură a frecvenţei
hertz-ul (Hz), numit şi ciclu pe secundă. Astfel, se consideră că un fenomen periodic, a cărui
perioadă este de o secundă, are frecvenţa de 1Hz. Frecvenţa cu care lucrează procesorul
unui calculator se măsoară în milioane de Hz, deci în megahertz (MHz). Aceasta poate
constitui un reper de apreciere pentru orice utilizator, deoarece frecvenţa, în MHz, este
indicată pentru orice calculator comercializat: între două calculatoare din aceeaşi categorie,
este mai rapid cel care lucrează la o frecventă de ceas mai mare.
1.4 Hardware şi software
Discuţia de până acum cu privire la principiile funcţionării unui calculator a avut două
aspecte.
Pe de o parte, s-a vorbit despre faptul că datele care trebuie prelucrate se încarcă în
memorie, iar că prelucrarea lor se face de către procesor. Acestea sunt nişte dispozitive
electronice şi fac parte, împreună cu multe altele din configuraţia fizică a calculatorului.
Pe de altă parte, datele sunt prelucrate conform unui program format din instrucţiuni
scrise în cod binar.
Nici maşina, nici programele nu pot exista separat, deci este clar că, atunci când
vorbim despre calculator, ne referim la ambele. Pentru ele s-au dat şi două definiţii globale.
Hardware
Noţiunea de hardware este un termen general care desemnează totalitatea
circuitelor, dispozitivelor şi echipamentelor componente ale unui calculator.
Pe scurt, HARDWARE = ECHIPAMENT (fizic)
Software
Noţiunea de software este un termen general care desemnează totalitatea
programelor dintr-un calculator.
Pe scurt, SOFTWARE = PROGRAME pentru calculator.
8
1.5 Ce este informatica?
Acest capitol a fost dedicat prezentării generale a scopului şi utilitaţii unui curs
introductiv de informatică. Singurul lucru care ar mai trebui definit este chiar semnificaţia
acestui cuvânt. Termenul sugerează, de fapt, ce înseamnă, iar tot capitolul s-a referit la
prelucrarea informaţiilor, reprezentate ca date, cu ajutorul calculatorului electronic.
Informatica este o ştiinţă complexă, pluridisciplinară. În accepţiunea curentă, ea
cuprinde toate activităţile legate de proiectarea, realizarea şi exploatarea sistemelor de
prelucrare a informaţiilor cu ajutorul calculatorului, în scopul creşterii eficienţei activităţii
umane, fizice şi intelectuale. O definiţie scurtă şi cuprinzătoare este cea oferită de
Dicţionarul Explicativ al Limbii Române:
Informatică
Noţiunea de informatică desemnează ştiinţa care se ocupă cu studiul prelucrării
informaţiei cu ajutorul sistemelor automate de calcul.
Bineînţeles, în definiţia de mai sus se consideră implicită legătura între date şi
informaţii care a fost comentată la începutul secţiunii 1.1.
9
2
Hardware
2.1 Arhitectura generală hardware
2.2 Memoria şi microprocesorul
2.3 Echipamente de intrare
2.4 Echipamente de ieşire
2.5 Echipamente pentru stocare
2.6 Echipamente pentru comunicaţii în reţea
2.7 Centru şi periferie, intrări şi ieşiri
Obiectivele capitolului
Descrierea principalelor blocuri componente ale arhitecturii hardware.
Prezentarea câtorva trăsături definitorii ale familiei de calculatoare PC.
Enumerarea caracteristicilor actuale ale unui PC de performanţă medie.
Definirea noţiunilor de intrare şi ieşire
10
Pentru a putea asimila cunoştinţe mai avansate de utilizare a calculatorului este
necesară înţelegerea câtorva noţiuni elementare privind arhitectura hardware. Orice
utilizator are nevoie de aceste noţiuni pentru a manevra corect calculatorul şi pentru a
înţelege ce se întâmplă în timpul funcţionării acestuia.
Capitolul al doilea este dedicat descrierii blocurilor funcţionale ale platformei
hardware. Se va pleca de la o schemă bloc generală, valabilă pentru orice calculator, iar pe
parcurs, odată cu introducerea detaliilor necesare, se vor face referiri la familia de
calculatoare PC, cea care domină, în prezent, piaţa informatică mondială şi care, în
România, deţine, practic, exclusivitatea în tehnica de calcul.
2.1 Arhitectura generală hardware
La începutul acestui capitol este prezentată structura generală a arhitecturii
hardware, sub forma unei scheme bloc, ilustrată în figura 2.1.1. Schema are în vedere rolul
funcţional al diferitelor grupe componente şi legăturile între acestea din punctul de vedere
al transferurilor de date. De altfel, săgeţile semnifică tocmai aceste posibilităţi de transfer.
Se observă că memoria este un punct central al acestor fluxuri şi că anumite transferuri nu
se pot face decât într-un singur sens. Figura 2.1.1 nu prezintă o imagine riguroasă, în sensul
ingineresc al termenului, dar este mai folositoare pentru un utilizator obişnuit. Acesta nu
este interesat, neapărat, de elemente de strictă specialitate cum ar fi, de exemplu,
conceptul de magistrală sau tipurile de semnale care se vehiculează între diferite blocuri
funcţionale.
Fig. 2.1.1. Schema bloc a platformei hardware
MEMORIE
MICROPROCESOR
Echipamente
de intrare
Echipamente
pentru stocare
(date si programe)
Echipamente
de iesire
Echipamente
pentru
comunicatii
în retea
I
I I O O
O
11
Schema are valabilitate pentru înţelegerea funcţionării generale, făcând abstracţie de
diferitele generaţii şi familii de calculatoare precum şi de evoluţiile în plan tehnologic
petrecute de-a lungul timpului. Dacă, în loc de cuvântul microprocesor, pe blocul respectiv
ar fi scrisă denumirea, mai generală, de procesor, figura ar putea fi folosită atât pentru
descrierea părţilor componente ale unui calculator din prezent cât şi ale unuia din anii
şaptezeci. Bineînţeles, comentând această schemă bloc, vom face referiri la parametrii şi
caracteristicile calculatoarelor cu care se întâlneşte, astăzi, orice utilizator.
Pentru a putea face trimiterile necesare, apropiindu-ne treptat de calculatoarele cu
care se lucrează în prezent, trebuie să punctăm câteva elemente preliminare. Calculatoarele
pe care oricine le poate utiliza astăzi, la serviciu sau acasă, au primit denumirea generală de
calculatoare personale. Poate că nu este cea mai potrivită denumire, nu este nici singura,
dar ea s-a impus într-o anumită etapă istorică, plasată la începutul anilor optzeci, şi are, cel
puţin, calitatea de a sugera ideea că oricine poate utiliza un astfel de calculator. Începând
cu primii ani ai deceniului optzeci, pe plan mondial s-a impus familia de calculatoare PC.
Denumirea a fost dată după modelul cu care firma IBM, liderul autoritar al constructorilor la
vremea respectivă, s-a lansat pe piaţa calculatoarelor personale: IBM PC. De fapt, PC
(Personal Computer) înseamnă chiar calculator personal. Modelul a inaugurat, deci, o
întreagă familie care domină şi în prezent domeniul. În România, această familie de
calculatoare "compatibile IBM" deţine exclusivitatea, în timp ce în SUA şi în ţările din
Europa de Vest există pe piaţă şi o familie concurentă, Macintosh, lansată de firma Apple.
De aceea, toate referirile de acum încolo vor fi la familia PC şi, adesea, în loc de "un
calculator", vom spune "un PC". De asemenea, recomandăm, chiar şi celor care nu ştiu
limba engleză, să folosească, în loc de pronunţia românească a literelor PC (adică pe-ce),
pronunţarea acestora din limba engleză, care este pi-si; singurul motiv este că aşa face
toată lumea.
În continuare sunt date câteva detalii, doar cele strict necesare, în legătură cu fiecare
bloc al schemei din figura 2.1.1.
2.2 Memoria şi microprocesorul
În partea centrală a schemei din figura 2.1.1 sunt figurate, incluse într-un bloc central,
memoria şi microprocesorul. Includerea acestora într-un singur bloc vrea să ilustreze tocmai
legătura esenţială care există între ele: între microprocesor şi memorie au loc permanent
transferuri de coduri binare reprezentând instrucţiuni sau date. În prezent, timpii necesari
acestor transferuri se exprimă în nanosecunde (ns)1. Despre aceste componente se vorbeşte
1 Nanosecundă - a miliarda parte dintr-o secundă: 1 ns = 1/10
9 s
12
chiar în principiile enunţate de John von Neumann, folosindu-se, însă, termenul procesor în
locul aceluia de microprocesor, care este de dată mai recentă.
Memoria
În memorie se încarcă datele de prelucrat şi programele prin care se face prelucrarea.
În prezent, memoria se prezintă sub forma unor circuite electronice integrate de mare
capacitate. Se mai folosesc termenii memorie operativă, precum şi memorie internă pentru
a face distincţia de un alt element hardware, hard-discul, care este denumit şi memorie
externă (şi care va fi descris mai târziu).
adrese
0 11010011
1 01011100
2 10010010 locaţie (1B)
: ...
: ...
: ...
: 10010011
: 00101010
Fig. 2.2.1. Organizarea logică a memoriei
Din punct de vedere funcţional, ne putem imagina memoria ca fiind o succesiune de
celule numerotate, aşa cum arată figura 2.2.1. Fiecare celulă are capacitatea de un byte (1B)
şi se numeşte locaţie de memorie. Numărul total de locaţii dă capacitatea memoriei. De
aceea, această capacitate se va exprima în multipli ai byte-ului.
Adresele locaţiilor sunt notate în figura 2.2.1 cu cifre arabe pentru ca ideea să fie mai
uşor de înţeles; în realitate, şi adresele se exprimă tot în coduri binare, aşa ca orice altă
informaţie pe care o utilizează maşina. Codurile binare încărcate în locaţii pot să reprezinte
date sau instrucţiuni de program şi nu există elemente distinctive între acestea. Dacă datele
nu se amestecă cu instrucţiunile, este pentru că ele sunt plasate în zone diferite ale
memoriei, iar procesorul le tratează ca atare.
Calculatoarele PC au două tipuri de module de memorie: RAM şi ROM.
13
RAM
RAM este prescurtarea de la Random Access Memory, ceea ce exprimă o
caracteristică tehnologică având semnificaţie doar pentru profesionişti. Pe de altă parte,
însă, RAM este tocmai memoria care îl interesează pe orice utilizator. În ea se încarcă datele
şi programele; cu cât capacitatea RAM este mai mare, cu atât calculatorul va funcţiona mai
bine (va fi mai rapid) pentru că va fi posibil ca, la o prelucrare, să se încarce în memoria sa
cantităţi mai mari de date, precum şi segmente de program mai ample. Capacitatea RAM
considerată normală este, în prezent, de 2-4 GB.
O caracteristică fundamentală a acestui tip de memorie este că i se şterge conţinutul
în momentul în care se întrerupe alimentarea cu energie electrică, chiar şi accidental. De
aceea, datele şi programele care vor fi refolosite trebuie stocate, între două utilizări, pe un
suport extern. Despre acest lucru se va vorbi mai târziu.
ROM
ROM este prescurtarea de la Read Only Memory, adică memorie numai pentru citire.
Această denumire arată o caracteristică fundamentală a acestor module de memorie:
informaţiile conţinute în ROM pot fi consultate, folosite, dar în ROM nu se pot face înscrieri
în cursul utilizării curente a calculatorului. Conţinutul ROM este înregistrat de către
producător, prin mijloace specifice, "de fabrică". Înseamnă că aceste module de memorie
mai au o caracteristică fundamentală: conţinutul lor nu se şterge în momentul întreruperii
tensiunii de alimentare.
Rolul ROM în configuraţia hardware devine clar dacă mai revedem o dată principiul lui
von Neumann care spune că activitatea procesorului se reduce la a extrage şi executa
instrucţiuni din memorie. Dacă un calculator ar fi echipat doar cu RAM, care se şterge la
închiderea acestuia, atunci, la o nouă pornire nu ar exista instrucţiuni care să fie executate
de către procesor, iar calculatorul nu şi-ar putea începe activitatea. De aceea, pe lângă alte
informaţii, în ROM trebuie să existe, obligatoriu, (micro)programe care să fie executate
automat la pornirea calculatorului şi care, la rândul lor, să asigure declanşarea altor procese
mai complexe.
Din punctul de vedere al utilizatorului obişnuit, conţinutul ROM nu este direct
accesibil. Existenţa acestui tip de memorie este percepută doar ca o chestiune de cultură
informatică generală.
Microprocesorul
Conform unuia dintre principiile de bază enunţate în capitolul 1, funcţionarea
calculatorului constă în executarea, de către un echipament numit procesor, a
instrucţiunilor pe care acesta le extrage, una câte una, din memorie. Acesta poate fi
considerat nucleul calculatorului, fiind numit şi unitate centrală de prelucrare (Central
14
Processing Unit - CPU). Schemele electronice ale procesorului sunt de o foarte mare
complexitate. La calculatoarele anilor '60 -'70 unitatea centrală de prelucrare ocupa un
întreg dulap de circuite electronice. Începând cu anii şaptezeci s-a dezvoltat o tehnologie de
integrare pe scară foarte largă a acestor scheme, iar procesorul calculatorului a putut fi
realizat sub forma unui unic circuit electronic integrat, numit microprocesor. Toate
calculatoarele personale fabricate în prezent au ca unitate centrală de prelucrare un
microprocesor. Ultimele generaţii de microprocesoare au scheme înglobând milioane de
tranzistori.
Performanţele unui tip de microprocesor pot fi apreciate, în mare, după următorii doi
parametri:
a) lungimea, în biţi, a codului de instrucţiune pe care acesta îl poate extrage din
memorie şi executa la un pas: cu cât acest cod este mai mare, exprimând o
operaţie mai complexă, cu atât microprocesorul este mai performant;
b) frecvenţa, în MHz, a semnalului de ceas pe care microprocesorul îl poate primi:
un semnal cu frecvenţă mai mare înseamnă o viteză de lucru mai ridicată.
Aprecierea riguroasă a performanţelor microprocesoarelor moderne implică, în
prezent, mult mai multe aspecte.
Liderul mondial în proiectarea şi fabricaţia de microprocesoare este firma americană
Intel care, de altfel, a lansat pe piaţă primul microprocesor performant.
Microprocesorul este componenta centrală a unui calculator, cea care dirijează prin
semnale de comandă funcţionarea întregii structuri hardware. Împreună cu memoria
operativă (RAM) el formează, din punct de vedere logic, partea centrală a calculatorului. De
aceea, în figura 2.1.1, aceste două elemente sunt figurate într-un bloc comun.
2.3 Echipamente de intrare
Schema din figura 2.1.1 mai conţine o serie de blocuri dispuse în jurul părţii centrale
care este formată din memorie şi microprocesor. Unul dintre acestea cuprinde
echipamentele de intrare, adică acelea pe care operatorul le foloseşte pentru a introduce
date şi pentru a trimite comenzi.
Tastatura
Orice calculator are tastatură. De la apariţia calculatoarelor personale aceasta a fost
principalul mijloc prin care utilizatorul a introdus datele de prelucrat, precum şi comenzile
pentru dirijarea funcţionării programelor. {i instrucţiunile care compun programele sunt
15
introduse tot de la tastatură în momentul elaborării acestora de către programatori, dar
asta este o altă poveste.
Tastaturile PC-urilor au o organizare generală standard, iar diferenţele care pot
apărea sunt minore şi adaptări la specificul ţării în care este vândut calculatorul. Astfel,
există, ca şi la maşinile de scris, tastaturi având caractere specifice limbii engleze, germane,
franceze etc.
Orice tastatură este împărţită în cinci zone mari:
tastele alfanumerice, adică cele asemănătoare maşinii de scris,
tastatura numerică suplimentară, folosită pentru introducerea unor volume mari
de date numerice (de exemplu, în programele de contabilitate),
tastele direcţionale, folosite la deplasare pe ecran a unui cursor cu care se
selectează diferite elemente care interesează,
tastele de control, care sunt folosite, adesea, în diferite combinaţii şi cu care se
introduc, de obicei, comenzi pentru dirijarea funcţionării generale a programelor,
tastele funcţionale, notate F1 ... F12, care, de asemenea, sunt folosite pentru a
declanşa anumite acţiuni ale programului cu care se lucrează, dar care au roluri
particularizate de la un program la altul.
Mouse
Pe lângă tastatură, orice PC are şi un mouse. Oricine s-a uitat vreodată la desene
animate ştie că mouse înseamnă şoarece; în limba franceză, de exemplu, se foloseşte
traducerea termenul englezesc. Mouse-ul fost inventat în anii şaptezeci de către Douglas
Engelbart de la Institutul de Cercetări Stanford. Mulţi ani mai târziu, inventatorul a declarat
că, dacă ar fi ştiut ce succes va avea, i-ar fi dat noului dispozitiv o denumire mai onorabilă.
Primele calculatoare cu mouse au fost nişte staţii de lucru lansate în 1981 de firma Xerox. În
prezent, mouse-ul este principalul dispozitiv cu care se navighează pe ecranul
calculatorului. Utilizatorul mişcă mouse-ului pe masă, determinând mişcarea unui cursor pe
ecran. În felul acesta el îl poziţionează pe un anumit element grafic al imaginii, după care
apasă scurt ("face click") pe unul din butoanele mouse-ului acţionând, astfel, asupra
elementului selectat. Acţiunea declanşată depinde de programul cu care se lucrează. Un
mouse are două sau trei butoane. Cel mai folosit este butonul stâng, dar multe programe
actuale folosesc mult şi butonul din dreapta. Uneori, în loc de un click trebuie făcut dublu
click (două apăsări rapide). În alte situaţii, anumite elemente grafice pot fi "trase" pe ecran
dintr-un loc în altul. Pentru aceasta, după poziţionarea cursorului, utilizatorul ţine apăsat
butonul mouse-ului, îl deplasează pe masă şi trage, astfel, pe ecran obiectul grafic în locul
dorit. Ajuns la destinaţie, el eliberează butonul. În engleză, acţiunea se numeşte drag and
16
drop; în româneşte înseamnă "trage şi aruncă", dar putem spune, simplu, că tragem
obiectul (cu mouse-ul).
Scanner
Se numeşte scanner dispozitivul de intrare folosit la preluarea imaginilor de pe hârtie
(fotografii, desene) şi trimiterea acestora în memorie, unde pot fi prelucrate (ajustate,
introduse într-un document etc.). Operaţia se numeşte scanare. Există mai multe principii
de construcţie a scannerelor. Cel mai des întâlnite sunt cele plane: documentul care trebuie
scanat este aşezat pe o suprafaţă de sticlă, aşa cum se procedează la orice xerox, dar
imaginea preluată va fi trimisă înspre memoria calculatorului şi nu pe o altă hârtie. Toate
scannerele moderne sunt color.
Digitizor
Digitizorul este un dispozitiv de intrare întâlnit mai rar, fiind folosit în aplicaţii
specifice, cum sunt cartografia sau proiectarea asistată de calculator. Digitizorul (în engleză:
digitiser) arată ca o planşetă de proiectare care are, însă, sub suprafaţă o reţea
rectangulară, foarte fină, de trasee care creează câmp electromagnetic. Imaginea este fixată
pe planşetă, iar operatorul punctează cu un creion electronic, conectat la digitizor, poziţii de
pe desen. Punctelor selectate le sunt determinate coordonatele (x, y), iar acestea sunt
trimise spre memorie. Numele de digitizor arată, de fapt, ce face acesta: cuvântul englezesc
digit înseamnă cifră, digital înseamnă numeric, deci digitizorul "numerizează" punctele
selectate pe desen, adică determină, pentru fiecare, perechea de numere x şi y ce îi
caracterizează poziţia.
2.4 Echipamente de ieşire
Un alt bloc de schema din figura 2.1.1 este denumit echipamente de ieşire. Este vorba
de acele componente pe care utilizatorul le foloseşte pentru extragerea rezultatelor sau
prin intermediul cărora primeşte informaţii în legătură cu funcţionarea calculatorului.
Câteva echipamente de ieşire, cele mai comune, sunt enumerate în continuare.
Monitorul
Orice calculator are un monitor (în engleză: display) pe ecranul căruia sunt afişate în
continuu rezultate ale prelucrării sau mesaje către operator. Spre deosebire de imaginile
TV, care sunt compuse din linii, imaginea ecranul display-ului este formată din puncte
colorate. Un astfel de punct se numeşte pixel.
De fapt, monitorul nu primeşte informaţiile direct din RAM, aşa cum arată, simplificat,
schema din figura 2.1.1. Imaginea se formează întâi într-o memorie suplimentară, numită
17
memorie video. Cu cât aceasta are capacitate mai mare, cu atât imaginea de pe ecran se va
schimba mai repede şi fără întreruperi. Acest lucru se observă foarte bine la programele
care au multă animaţie, aşa cum sunt jocurile. Memoria video nu se află în monitor, ci pe o
placă aflată în carcasa calculatorului. Deci, alegerea monitorului şi a plăcii video sunt două
lucruri independente.
Numărul de pixeli pe orizontală şi pe verticală se constituie în standarde de fabricaţie
pe care le respectă orice producător de monitoare. În general, monitoarele au diagonala de
19 - 21 inci2. Monitoarele sunt, în prezent, cu ecran LCD (diode cu cristale lichide).
Imprimanta
Rezultatele prelucrărilor trebuie, de obicei, tipărite pe hârtie. Acest lucru se face
folosind o imprimantă (în engleză: printer). Există trei tipuri actuale de imprimante, toate
formând imaginea din puncte şi putând, de aceea, să tipărească şi imagini grafice, nu numai
texte. Rezoluţia (fineţea tipăririi) se măsoară în dpi (dots per inch - puncte pe inci).
Imprimanta cu ace. La acest tip, capul de imprimare are 9 sau 24 de ace acţionate
electromagnetic şi care lovesc într-o bandă tuşată, imprimând punctele. Pentru pretenţiile
actuale, sunt destul de lente şi zgomotoase. Mai sunt folosite doar în aplicaţiile financiar-
contabile în care legislaţia obligă ca rezultatele să fie extrase în mai multe exemplare, pe
hârtie cu indigo sau auto-copiativă.
Imprimanta cu jet de cerneală. În acest caz, capul de imprimare are o serie de orificii
(duze) prin care se proiectează, dintr-un rezervor de cerneală, picături foarte fine care
formează punctele. Versiunile moderne au, pe lângă cartuşul cu cerneală neagră, şi cartuş
cu cerneală din trei culori fundamentale, ceea ce permite, prin combinare, tipărirea de
imagini color de bună calitate. Rezoluţia este foarte bună: 600 - 800 dpi pentru alb/negru şi
300-400 dpi pentru color. Imprimantele acestea sunt relativ ieftine, nu reclamă folosirea
unei hârtii speciale, dar cartuşele de cerneală (în special cele color) sunt scumpe.
Imprimanta laser. Principul de imprimare este electrostatic: o pulbere foarte fină
(toner) este depusă şi apoi fixată pe hârtie, ca la aparatele xerox. Aceste imprimante oferă
rezoluţia cea mai bună, dar reclamă folosirea de hârtie de foarte bună calitate, iar cartuşul
de toner este scump. Există şi imprimante laser color la care însă preţurile sunt foarte mari.
Plotter
În activităţile de proiectare asistată de calculator, desenele de execuţie pot fi
generate automat folosind un plotter. Acesta este un echipament care trasează curbe în
2 Inci (sau ]ol) - unitate de m\sur\ anglo-saxon\ (engl.: inch). Este consacrat\ pentru standardizarea
diametrelor. 1 inci = 25,4 mm.
18
coordonate XY. Pentru planşe până la dimensiunile A4 sau A3 se poate folosi o imprimantă
grafică obişnuită (cu jet sau laser). Plotterul devine necesar pentru dimensiuni mai mari,
până la A0.
2.5 Echipamente pentru stocare
Memoria (RAM) are capacitate limitată şi se şterge în momentul scoaterii de sub
tensiune a calculatorului. De aceea, datele şi programele care vor fi refolosite trebuie
păstrate pe suporturi externe. În decursul timpului au fost folosite diferite modalităţi de
stocare: benzi de hârtie perforate, cartele de carton perforate, benzi magnetice, dischete
etc. În prezent, păstrarea informaţiilor se face pe discuri magnetice (numite şi discuri dure
sau hard-disc), pe discuri optice de tip CD sau DVD, precum şi pe memorii externe numite
flash memory sau memory stick.
Hard-discul
Principalul mijloc de păstrare externă a datelor şi programelor, având capacitate
foarte mare de stocare, este hard-discul (Hard Disk) numit şi discul dur. În plus, viteza de
lucru este foarte ridicată, ceea ce duce la timpi foarte mici, de ordinul milisecundelor, de
regăsire şi transfer spre memorie a datelor înregistrate. De aceea, el secondează în mod
activ microprocesorul şi memoria în cursul activităţii acestora. Pe tot parcursul funcţionării
calculatorului au loc permanent transferuri de date şi segmente de program între memorie
şi discul dur. Din această cauză el mai este numit şi memorie externă sau memorie auxiliară,
fiind o componentă hardware esenţială a oricărui calculator modern.
Performanţele foarte ridicate de viteză şi capacitate se datorează unei tehnologii de
fabricaţie foarte sofisticate care reclamă şi nişte condiţii de funcţionare foarte restrictive.
Din aceste motive discul dur nu se manevrează manual: el este introdus într-o capsulă
sigilată care îl protejează, singura legătură cu exteriorul fiind cablurile de conectare şi
alimentare. În totalitatea sa, această capsulă se numeşte staţie (sau unitate) de hard-disc
(Hard Disk Drive - HDD). Staţia de hard-disc se află montată în interiorul carcasei
calculatorului. Utilizatorul vede pe panoul frontal doar un bec ce luminează intermitent, ca
martor al funcţionării HDD. Există în prezent HDD-uri externe, accesibile ca preţ. Notaţia
HDD este consacrată şi folosită şi în reclamele firmelor care comercializează calculatoare.
De aceea, orice potenţial cumpărător sau utilizator de calculatoare trebuie să îi cunoască
semnificaţia. De obicei, pentru HDD se arată capacitatea de stocare.
Discurile magnetice ale calculatoarelor din anii '70 funcţionau după un principiu
asemănător cu cele ale PC-urilor din prezent, dar aveau o capacitate de 50MB, iar o astfel
de unitate de disc avea dimensiunile unei maşini de spălat automate (ba chiar, ceva mai
mare). În 1983, IBM a lansat modelul PC XT, primul calculator personal cu HDD; acesta era
19
încorporat în carcasă şi avea o capacitate de 10MB. În prezent, capacităţile discurilor dure
măsoară în sute de GB sau chiar în TB.
Informaţiile se înregistrează pe piste concentrice. La discurile noi, pistele trebuie
create (ca nişte pre-înregistrări); operaţia se numeşte formatare şi se realizează printr-o
comandă. Formatarea poate fi repetată şi asupra unei disc folosit, dar trebuie avut în
vedere că vechiul conţinut se va pierde, fiind înlocuit de pistele nou create. Calculatoarele
noi au însă discul dur deja formatat şi cu anumite informaţii deja stocate. De aceea, deşi
acest lucru este, în principiu, posibil, nu se recomandă formatarea din nou a hard-discului
decât în situaţii excepţionale şi la sfatul cuiva de specialitate.
CD, DVD
CD-ul şi DVD-ul sunt astăzi suporturi convenabile de stocare a datelor şi programelor.
Pentru exploatarea informaţiilor de pe CD/DVD, calculatorul are o staţie (sau unitate) de
citire/inscripţionare pentru astfel de suporturi. CD-urile au o capacitate de 650 - 700MB, iar
DVD-urile, în funcţie de tehnologie, aproximativ de la 4.7 până la 17 GB. În plus,
înregistrarea pe CD sau DVD este foarte sigură. De aceea, ele sunt folosite astăzi pentru
livrarea de programe de firmă, jocuri, colecţii mari de informaţii (dicţionare, enciclopedii,
manuale etc.).
Flash Memory
Tehnologia flash memory este urmaşa tehnologiei EPROM (ROM care poate fi şters şi
reinscripţionat). Păstrează caracteristica unui ROM de a nu-şi pierde conţinutul când este
scoasă de sub tensiune, dar a adus avantajul posibilităţii de a inscrie rapid informaţii în
celulele sale, fără a fi nevoie de dispozitive speciale. Mai este numită şi memory stick.
Capacităţile actuale ale acestor dispozitive se exprimă în GB.
2.6 Echipamente pentru comunicaţii în reţea
Tot mai multe calculatoare de astăzi sunt conectate în reţele. De fapt, în prezent,
firmele care comercializează calculatoare includ automat în configuraţia hardware standard
şi un modul care să permită cumpărătorului ca, mai devreme sau mai târziu, să se conecteze
la o reţea. Despre echipamentele care permit acest lucru se va vorbi, pe scurt, în
continuare.
Modem şi fax-modem
Cea mai cunoscută (şi tentantă) conectare este cea care permite accesul la reţeaua
mondială Internet. Pentru a face acest lucru de acasă sau de la sediul unei societăţi
comerciale mici, care nu are decât un singur calculator, trebuie să se folosească reţeaua
20
telefonică obişnuită. Compatibilizarea, din punct de vedere electric, a semnalelor vehiculate
în calculator cu cele din reţeaua telefonică se face prin modulare şi demodulare. De aceea,
echipamentul prin intermediul căruia se face conectarea se numeşte modem. Există
modemuri interne, care sunt plăci electronice montate în carcasă sau modemuri externe,
care se inserează pe traseul dintre calculator şi reţeaua telefonică.
Cea mai importantă caracteristică a unui modem este viteza de transfer a
informaţiilor. Ea se exprimă în biţi pe secundă (bps) – la nivel de sute de mii.
Conectare LAN
Reţelele publice de calculatoare, aşa cum sunt cele care asigură accesul la Internet
pe arii largi, folosind liniile telefonice şi modemuri, sunt denumite WAN (Wide Area
Network).
Într-o organizaţie de dimensiuni mijlocii sau mari (societate comercială, universitate
etc.), care dispune de un compartiment propriu de informatică, calculatoare aflate în
diferite puncte sunt conectate, de obicei, într-o reţea locală denumită LAN (Local Area
Network). Comunicaţia într-o astfel de reţea este asigurată prin module de conectare LAN
care sunt montate în carcasa fiecărui calculator. Comunicarea în cadrul LAN este mai rapidă
decât cea prin modem. Într-o organizaţie mare pot exista mai multe reţele locale.
Comunicaţia între acestea se face prin interrmediul unor calculatoare aflate la
compartimentul de informatică. Tot aici se asigură conectarea reţelelor locale cu exteriorul
prin linii telefonice sau alte canale de comunicaţie mai performante. Tot prin LAN se face şi
conectarea la Internet a clienţilor de către furnizorii de TV-telefon-Internet prin cablu.
2.7 Centru şi periferie, intrări şi ieşiri
Schema din figura 2.1.1 are blocurile dispuse într-un mod care doreşte să sugereze un
important aspect conceptual. Astfel, memoria şi microprocesorul sunt figurate într-un bloc
situat într-o poziţie centrală. De fapt, despre acest ansamblu s-a spus în secţiunea 2.2 că
formează partea centrală a calculatorului.
Toate celelalte blocuri sunt situate pe schemă de jur împrejurul părţii centrale.
Această aşezare este menită să ilustreze grafic următoarea denumire globală:
echipamentele de intrare, de ieşire, cele pentru stocare externă, precum şi cele pentru
conectarea în reţea poartă denumirea de echipamente periferice.
Faptul că "toate drumurile trec prin memorie" se regăseşte şi în activitatea de
programare. Astfel, nici un limbaj de programare nu are, de exemplu, o instrucţiune care să
determine un transfer de date de pe disc, direct la imprimantă. Această operaţie se face
prin două instrucţiuni: una prin care se preiau datele de pe disc în memorie şi o alta care le
21
trimite din memorie la imprimantă. Având aceste consideraţii făcute, se pot defini
următoarele două noţiuni.
Intrare, ieşire
Un transfer de date de la un echipament periferic spre memorie se numeşte
operaţie de intrare, sau citire (în engleză: input).
Un transfer de date de la memorie spre un echipament periferic se numeşte
operaţie de ieşire, sau scriere (în engleză: output).
Săgeţile din figura 2.1.1 sunt marcate cu I (Input) sau O (Output) care semnifică
posibilităţile dispozitivelor de a participa la operaţii de intrare/ieşire.
Gama de componente hardware este foarte diversă. În acest capitol, descrierea
platformei hardware s-a limitat doar la strictul necesar înţelegerii, de către un utilizator
începător, a dispozitivelor implicate în funcţionarea calculatorului, precum şi a rolului
acestora.
22
3
Software
3.1 Sistemul de operare
3.2 Windows
3.3 Software de aplicaţie
3.4 Pachetul integrat Microsoft Office
3.5 Copiere şi mutare în Windows
Obiectivele capitolului
Abordarea tipurilor de software cu care se întâlneşte orice utilizator.
Descrierea principiilor elementare de funcţionare a sistemului de operare.
Familiarizarea cu modul de operare sub Windows.
Descrierea principalelor categorii de software de aplicaţie.
Prezentarea generală a pachetului integrat Microsoft Windows.
Definirea operaţiilor de copiere şi mutare în standardul Windows.
23
Software-ul (sau, pe scurt, softul) este foarte divers, în conformitate cu diversitatea
crescândă a persoanelor care utilizează calculatoare. Anumite categorii de software sunt
folosite doar de către specialişti. Două dintre ele, însă, îl interesează pe orice utilizator. Ele
sunt sistemul de operare şi softul de aplicaţie. Cu acestea, oricine foloseşte un calculator
vine în contact şi de aceea vor fi abordate în cadrul acestui capitol. După cum se va vedea,
însă, graniţele între anumite categorii de soft nu sunt întotdeauna foarte precise, adesea
putând apărea interferenţe.
3.1 Sistemul de operare
Sistem de operare
Sistemul de operare (S.O.) este un sistem de programe care se proiectează şi se
dezvoltă paralel cu platforma hardware.
S.O. se livrează odată cu calculatorul şi este instalat pe hard-disc.
Fără sistem de operare, calculatorul nu poate fi folosit.
Faptul că prezenţa sistemului de operare este esenţială pentru utilizator poate fi
ilustrată prin următoarele exemplificări în care intervin elemente care au fost deja
introduse în capitolele precedente.
Astfel, un prim comentariu poate fi făcut ţinând cont de cele arătate în capitolul 1:
întreaga funcţionare a calculatorului se bazează pe coduri binare. Ar însemna, atunci, că
datele şi programele ar trebui întâi codificate binar şi abia apoi introduse în memorie. Mai
mult, această introducere nu s-ar putea face utilizând, de exemplu, tastatura ci, eventual, o
grilă de comutatoare de la care să se formeze coduri din 0 şi 1. În paranteză fie spus,
lucrurile chiar aşa stăteau în epoca de pionierat, când calculatoarele erau doar nişte
prototipuri experimentale. Dacă s-ar fi rămas la acest stadiu, dezvoltarea impetuoasă a
informaticii nu s-ar mai fi produs. Oricum, este clar că cel care foloseşte calculatorul are
nevoie de un "ajutor" care să preia şi să traducă datele şi comenzile introduse de la
tastatura şi mouse în secvenţe de coduri binare pe care maşina să le poată prelucra.
Un al doilea comentariu poate fi făcut cu privire la efectuarea frecventă a unor
operaţii de rutină, cum ar fi, de exemplu, tipărirea la imprimantă a unui text stocat pe o
dischetă. Utilizatorul ar trebui să conceapă un program care, conform schemei bloc din
figura 2.1.1, să preia textul de pe dischetă în memorie şi apoi să îl trimită spre imprimantă.
Pentru aceasta ar trebui să ştie să scrie programe şi să cunoască în detaliu arhitectura
hardware, lucruri cu care doar profesioniştii operează. Din nou, utilizatorul obişnuit are
nevoie de un "ajutor" căruia să-i transmită ca o comandă operaţia pe care vrea să o
execute, iar acesta să pună în funcţiune programele necesare, deja existente.
24
Acest "ajutor" de a cărui prezenţă este nevoie în permanenţă este sistemul de
operare.
Sistemul de operare intră în funcţiune automat la pornirea calculatorului. El este
încărcat de pe hard-disc în memorie. Mai precis, se încarcă o parte a sa, un nucleu, care se
va afla acolo până la închiderea calculatorului, în timp ce alte componente, mai rar folosite,
rămân pe hard-disc şi sunt apelate doar când este nevoie de ele. Cine caută sistemul de
operare pe hard-disc pentru a-l încărca în RAM? Cele discutate în capitolul precedent, în
secţiunea despre memorie ne dau un răspuns general: în modulele ROM, care nu îşi pierd
conţinutul odată cu oprirea calculatorului, există şi programele pe care microprocesorul le
execută în momentul pornirii şi care asigură încărcarea sistemului de operare.
După încărcarea în memorie, sistemul de operare intră în funcţiune, adică preia
controlul tuturor resurselor hardware şi software ale calculatorului şi semnalează, pe
ecran, faptul că este gata de lucru. Din punct de vedere logic, el se plasează între resurse
calculatorului şi utilizator, aşa cum arată figura 3.1.1.
Fig. 3.1.1. Interacţiunea între utilizator şi calculator prin sistemul de operare
Utilizatorul introduce o comandă folosind tastatura sau mouse-ul; sistemul de
operare o preia, o înţelege şi pune în funcţiune toate componentele hardware şi software
care participă la executarea acesteia. Pe toată durata execuţiei comenzii sistemul de
operare supraveghează desfăşurarea corectă a acesteia. Atunci când este nevoie, el trimite
pe ecran mesaje pentru utilizator, în legătură cu executarea comenzii (terminarea corectă,
apariţia unor situaţii speciale etc.). Prin activitatea sa, sistemul de operare realizează
interfaţa3 între utilizator şi calculator.
3 Interfaþa - elementul de legãturã care permite comunicarea între douã entitãþi.
25
Sistemul de operare MS-DOS
Primul sistemul de operare pentru familia PC a fost MS-DOS (Microsoft - Disk
Operating System), pe scurt, DOS. El a fost creat de firma americană de software Microsoft.
Acestui sistem de operare, realizat la comanda firmei IBM, care a lansat calculatorul PC, îi
datorează Microsoft, în bună măsură, forţa financiară care a adus-o în poziţia de lider, pe
care o ocupă astăzi.
Prima versiune, MS-DOS 1.0, a fost lansată în 1981 odată cu calculatorul IBM PC.
Primul model de PC nu avea hard-disc, ci două unităţi pentru dischete de 5,25 inci cu o
singură faţă înregistrabilă. Pe o unitate se afla discheta cu sistemul de operare MS-DOS, iar
pe cealaltă se stocau datele. În 1982, Microsoft a lansat MS-DOS 1.25 pentru PC-uri având
dischete cu dublă faţă. În 1983, a fost lansat MS-DOS 2.0 pentru calculatoarele IBM PC XT,
primele care aveau un HDD de 10MB; sistemul de operare s-a mutat pe hard-disc. Evoluţia
MS-DOS a continuat până spre mijlocul anilor nouăzeci, ajungând la versiunile 6.2 şi 6.22.
Numerotarea versiunilor unui produs software se face, adesea, printr-un număr cu
întregi şi zecimale. Atunci când o firmă lansează un soft pentru prima dată, spune
că a lansat versiunea 1.0. Dacă produsul are succes, va fi dezvoltat. O nouă
versiune cu mici îmbunătăţiri va fi botezată 1.1 ş.a.m.d. În momentul în care se
lansează o versiune considerată a fi fundamental superioară, aceasta este
denumită 2.0. Unele dintre versiuni pot fi doar etape interne de proiectare în
cadrul firmei şi să nu fie scoase pe piaţă. Oricum, o regulă esenţială se păstrează: o
nouă versiune "ştie să facă" tot ce "ştiau" cele dinainte şi ceva în plus. În acest fel,
un utilizator care cumpără o versiune nouă poate folosi în continuare tot ce a
lucrat cu versiunea precedentă. În paragraful precedent a fost punctată evoluţia
sistemului MS-DOS prin versiunile 1.0, 1.25, 2.0, ..., 6.2, 6.22.
Ca orice sistem de operare, DOS intră în funcţiune automat, la pornirea calculatorului.
Când este gata de lucru, el trimite pe ecran un prompter4 prin care invită utilizatorul să
introducă o comandă. Prompterul DOS este un şir de caractere şi are format variabil. Cea
mai simplă formă a sa este:
C:\>
Utilizatorul va introduce comanda de la tastatură. Comenzile în DOS sunt propoziţii
şablon pe care sistemul de operare le înţelege şi le poate executa. Comanda trebuie
încheiată obligatoriu cu tasta Enter; acesta este semnul prin care sistemul de operare este
anunţat că poate prelua comanda pentru a o executa. Executarea înseamnă, de fapt,
punerea în lucru a unui program care îndeplineşte sarcina respectivă. La sfârşitul execuţiei,
DOS trimite din nou pe ecran prompterul, aşteptând o nouă comandă. Calculatorul nu
trebuie închis în timpul executării unei comenzi, ci doar atunci când prompterul este pe
ecran.
4 În englezã, to prompt - a îndemna, prompter - cineva care îndeamnã la o acþiune.
26
Un calculator cu sistem de operare MS-DOS mai este numit şi
maşină MS-DOS, iar a lucra sub MS-DOS înseamnă a lucra cu un
astfel de calculator (adică "sub conducerea" lui DOS).
Aşa cum a fost arătat, la orice familie de calculatoare sistemul de operare se dezvoltă
simultan cu platforma hardware. Cu trecerea timpului, însă, s-au manifestat rămâneri în
urmă ale dezvoltării MS-DOS faţă de creşterea performanţelor hardware. Unele neajunsuri
s-au manifestat şi la nivelul interfeţei cu utilizatorul. Două astfel de aspecte sun discutate în
continuare.
Un prim neajuns, vizibil mai ales pentru începători, este legat tocmai de introducerea
comenzilor DOS de la tastatură, la apariţia prompterului. Acestea sunt texte bine
determinate pe care utilizatorul trebuie să le cunoască perfect. {i alte programe, nu numai
sistemul de operare MS-DOS cereau comenzile folosind un prompter. Acesta era un
element de descurajare pentru cei care doreau să se instruiască în folosirea calculatoarelor.
Această manieră de lucru a fost o frână în atragerea unor categorii largi de utilizator către
calculator. După cum se va vedea, această tehnică a fost abandonată în favoarea altora, mai
comode.
Un mare dezavantaj al sistemului DOS este că nu poate lansa în execuţie şi monitoriza
mai mult de un program la un moment dat. Se spune că MS-DOS este un sistem de operare
monotask 5 . Programul aflat în lucru monopolizează toate resursele calculatorului
(imprimantă, hard-disc etc.) chiar dacă nu are nevoie de ele. Până la încheierea activităţii
programului respectiv şi reapariţia prompterului, operatorul nu poate pune în lucru un
altul. Platformele hardware moderne au performanţe ridicate (microprocesoare rapide şi de
mare complexitate, capacităţi mari de RAM etc.) şi ar permite încărcarea în memorie şi
executarea mai multor programe simultan; MS-DOS, însă, nu permite acest lucru.
Neajunsurile lui MS-DOS, dintre care două au fost enumerate în paragrafele
precedente, au impus găsirea unei soluţii. Despre ea este vorba în continuare.
Mediul de operare Windows şi sistemul de operare Windows
În 1982 firma Apple, principalul competitor al lui IBM pe piaţa calculatoarelor
personale, a lansat un calculator având un mouse şi la care interfaţa cu utilizatorul era
realizată nu prin comenzi-text de la tastatură şi mesaje-text pe ecran, ci prin mijloace
grafice. La rândul său, Microsoft a început să dezvolte un mediu de operare ataşat lui DOS
care, conform preşedintelui companiei, Bill Gates, era menit să ofere "o interfaţă grafică cu
utilizatorul destinată să înglobeze sistemul de operare DOS". Anunţat pentru prima dată în
5 Engl. task - sarcinã de executat, lucrare, operaþiune.
27
1983, el a fost lansat în 1985 sub numele Windows, versiunea 1.03. Versiunea 2.0 a fost
lansată în 1987, iar Windows 3.1 a fost oferit în anul 1992.
În această concepţie, sistemul de operare era în continuare MS-DOS, iar Windows, ca
mediu de operare era pus în funcţiune printr-o comandă de la tastatură (celebra comandă
WIN). În continuare, ecranul DOS, cu prompter şi comenzi text era înlocuit de un "tablou de
bord" grafic, ecranul Windows pe care se acţiona preponderent cu mouse-ul. La sfârşitul
lucrului, printr-o comandă, mediul Windows era scos din funcţiune, iar pe ecran reapărea
prompterul DOS.
Prin mediul Windows au fost rezolvate pe rând neajunsurile pe care le prezenta MS-
DOS, iar succesul pe care l-a avut a determinat dezvoltarea sa, astfel încât el să devină un
sistem de operare. În anul 1995 a fost lansat înlocuitorul lui MS-DOS, Windows 95 noul
sistem de operare pentru familia PC. Au urmat diferite dezvoltări ale Windows dintre care
sunt astăzi folosite versiunile XP, Vista, 2007.
3.2 Windows
În continuare, prin denumirea Windows vom identifica sistemul de operare Windows
95 şi urmaşii acestuia.
Un calculator cu sistem de operare Windows mai este numit şi
maşină Windows, iar a lucra sub Windows înseamnă a lucra cu un
astfel de calculator.
Pentru orice utilizator, cele mai vizibile caracteristici ale lui Windows sunt
reprezentate de rezolvarea celor două neajunsuri ale lui DOS enumerate în secţiunea
precedentă: lucrul în mod text şi monotasking-ul. Ele sunt comentate în continuare.
Spre deosebire de MS-DOS, unde comenzile erau introduse de la tastatură ca texte
şablon, Windows oferă o interfaţă grafică cu utilizatorul (Graphical User Interface - GUI).
Ecranul este populat cu simboluri grafice: embleme, butoane, liste de opţiuni şi altele.
Utilizatorul acţionează asupra acestora folosind, în primul rând, mouse-ul: apasă butoane,
selectează opţiuni etc., declanşând astfel comenzile dorite.
O altă caracteristică este fundamentală pentru o exploatare eficientă a resurselor:
spre deosebire de DOS, care era un sistem monotask, Windows permite lansarea în lucru a
mai multor programe simultan. Această caracteristică se numeşte multitasking.
Programele aflate în funcţiune partajează (îşi împart) accesul la resursele hardware:
memorie, hard-disc, imprimantă etc. Cea mai vizibilă resursă partajată este ecranul. Astfel,
fiecare program lansat în lucru ocupă o zonă dreptunghiulară a ecranului numită fereastră.
Pe ecran sunt, la un moment dat, atâtea ferestre câte programe se află în funcţiune.
Utilizatorul comunică cu un program acţionând numai şi numai în interiorul ferestrei
28
acestuia. Conceptul de fereastră a dat, de fapt, şi denumirea acestui sistem de operare (în
engleză, windows înseamnă ferestre).
Superioritatea lui Windows faţă de MS-DOS nu se limitează la cele două elemente
enumerate mai sus. Acestea sunt, însă, cele mai evidente pentru utilizator.
Ecranul Windows
La pornirea calculatorului, sistemul de operare Windows intră automat în funcţiune,
preluând controlul tuturor resurselor. Când este gata de lucru, el afişează pe ecran o
imagine numită desktop, ceea ce s-ar putea traduce prin suprafaţa biroului. Denumirea a
fost dată în ideea că utilizatorul va asimila această imagine cu biroul său pe care îşi aşează la
îndemână sau pune în funcţiune diferite instrumente de lucru. O imagine a desktop-ului
este ilustrată în figura 3.2.1. În partea de jos se observă task bar (bara de operaţiuni).
Întotdeauna, pe task bar se va găsi butonul Start; de la acest buton se poate pune în
funcţiune orice program care este instalat pe calculator. Celelalte butoane apar pe măsură
ce se pun în funcţiune diferite programe. Tot pe desktop apar diferite embleme (în engleză,
icon). Utilizatorul poate acţiona cu mouse-ul (dublu click) asupra acestora pentru a avea
acces la obiectele pe care le reprezintă.
Fig. 3.2.1. Imaginea afişată de Windows
Pentru a pune în funcţiune un program, utilizatorul face click pe butonul Start.
Aceasta face să se deschidă o listă de opţiuni care se numeşte meniu. (despre meniuri va
mai fi vorba mai târziu). Una dintre opţiunile din meniul Start este Programs (programe), iar
Task Bar embleme
29
săgeata din dreptul său arată că ea va deschide un nou meniu. Într-adevăr, aşa cum
arată figura 3.2.2, partea stângă, selectând (făcând click pe) Programs se deschide meniul
care conţine nume de programe, aşa cum este Windows Explorer, precum şi numele altor
meniuri, de exemplu, Accessories. Astfel, din meniu în meniu, utilizatorul ajunge la
programul pe care doreşte să-l pună în funcţiune. În figura 3.2.2 săgeţile arată elementele
pe care utilizatorul le selectează cu mouse-ul pentru a pune în funcţiune programul
Windows Explorer.
Fig. 3.2.2. Acţiunile pentru punerea în funcţiune a unui program
Deşi în partea stângă din figura 3.2.2 este o captură a unei imagini Windows 95,
organizarea este principial aceeaşi pentru toate versiunile ulterioare ale sistemului de
operare. Diferenţele care apar la acestea sunt dictate mai degrabă de noile idei ale
designerilor decât de schimbări esenţiale ale modului de lucru. Pentru ilustrare, în dreapta
figurii 3.2.2 este reprodus meniul Start din versiunea Windows XP.
Una dintre opţiunile din meniul Start, vizibilă în figura 3.2.2, este Help (respectiv Help
and Support). Ea declanşează funcţiunea explicativă a sistemului de operare, de fapt tot un
program, care este menită să ofere ajutor utilizatorului, atât celui începător cât şi celui
experimentat. În Help se găsesc îndrumări pentru utilizarea tuturor funcţiunilor sistemului
de operare. Acesta este şi unul dintre motivele pentru care nu este necesară aici
pătrunderea în detaliile funcţionării diferitelor componente din Windows, cu referire
obligatorie la ultimele versiuni.
30
După cum arată figura 3.2.1, pe desktop mai apar şi o serie de embleme grafice. Cele
mai multe reprezintă programe instalate pe calculator, dar nu numai. Sub ele sunt notate
numele obiectelor pe care le reprezintă. Oricum, programele respective pot fi lansate în
lucru şi plecând de la butonul Start, aşa cum a fost arătat în paragrafele precedente.
Emblemele permit utilizatorului să le pornească direct, prin dublu click cu mouse-ul, fără să
mai parcurgă toate meniurile. De aceea, aceste embleme de pe desktop se numesc Shortcut
(scurtături). Utilizatorul are posibilitatea să îşi creeze shortcut-uri pentru acele programe pe
care le foloseşte mai des pentru a le pune în funcţiune mai uşor.
Oprirea calculatorului
Ultima opţiune din meniul Start (vezi fig. 3.2.2, partea dreaptă) este Turn Off
Computer (închide calculatorul). Aceasta trebuie folosită ca procedură obligatorie pentru
închiderea calculatorul. Dacă paşii acestei proceduri nu sunt parcurşi şi utilizatorul închide
prin scoatere de sub tensiune, atunci este foarte posibil să aibă surprize neplăcute, la o
nouă deschidere, în legătură cu integritatea informaţiilor pe care le-a prelucrat, ba chiar şi
cu comportamentul sistemului de operare. Iată cum trebuie procedat corect:
În momentul în care se hotărăşte să închidă calculatorul, utilizatorul trebuie să se
asigure că nici un program nu mai este în funcţiune, deci pe Task Bar nu se mai vede
decât butonul Start. Scoaterea din funcţiune a programelor va fi discutată mai
târziu.
Următorul pas este deschiderea meniului Start şi selectarea opţiunii Turn Off
Computer. Efectul este apariţia unei casete ca cea din figura 3.2.3, în care se cere
confirmarea intenţiei de oprire a calculatorului. Făcând click pe butonul Turn Off,
utilizatorul confirmă închiderea.
Fig 3.2.3. Cererea de confirmare a închiderii calculatorului
31
Windows declanşează o suită de operaţii proprii necesare ieşirii corecte din
funcţiune, timp în care pe ecran apare un mesaj prin care utilizatorul este informat
despre derularea operaţiunilor legate de închidere.
În final, calculatorul se opreşte singur. Nu trebuie acţionat comutatorul de pe
panoul frontal, deoarece aceasta ar provoca repornirea calculatorului!
Ferestrele: structură şi funcţionare
Aşa cum s-a arătat la începutul acestei secţiuni, Windows este capabil de
multitasking, adică permite utilizatorului să pună în funcţiune mai multe programe la un
moment dat. Pentru ca acest lucru să fie posibil, realizatorii acestora trebuie să respecte
anumite standarde. Vom folosi, în continuare, termenul de aplicaţie Windows pentru
programele care rulează6 sub Windows respectând, deci, standardele impuse de acest
sistem de operare. Vom mai spune că datele care se prelucrează cu o aplicaţie Windows
reprezintă documente; la noţiunea de document vom mai reveni.
Fig. 3.2.4. Structura unei ferestre de aplicaţie Windows
6 Rularea unui program înseamnã punerea în funcþiune, executarea sa. Termenul vine tocmai de la execuþia
secvenþialã, pas cu pas, a instrucþiunilor din carte este format, aşa cum a fost descris în capitolul 1.
32
Fiecărei aplicaţii aflate în funcţiune îi corespunde pe ecran o fereastră de aplicaţie, iar
utilizatorul comunică cu aplicaţia numai prin intermediul ferestrei. Structura generală a unei
ferestre este ilustrată în figura 3.2.4. în care a fost luată ca exemplu aplicaţia WordPad, un
program de prelucrare a textelor aflat în grupul de accesorii al sistemului de operare.
Bara de titlu
Pe această bară apare numele aplicaţiei însoţit de numele documentului aflat, în acel
moment, în prelucrare. În figura 3.2.4 se vede pe bara de titlu numele aplicaţiei, WordPad,
precum şi numele documentului prelucrat. Acesta nu a primit o denumire specială; se
numeşte, pur şi simplu, Document7.
Meniurile, bara de meniu şi selectarea cu mouse-ul
Într-o aplicaţie Windows comenzile sunt grupate în liste; o astfel de listă se numeşte
meniu. Fiecare meniu are un nume, iar numele tuturor meniurilor apar afişate în bara de
meniu. Astfel, utilizatorul nu este obligat să ţină minte pe de rost comenzile şi să le
introducă de la tastatură, ca texte. Dacă trebuie să dea o comandă, o va selecta, cu mouse-
ul din meniul din care aceasta face parte. Se selectează întâi meniul făcând click pe numele
său, iar după deschiderea acestuia se selectează comanda, tot printr-un click. Efectul
selectării este, în principiu, lansarea comenzii în execuţie. Anumite comenzi, însă, au nevoie
de informaţii suplimentare înainte de a intra în lucru. Aceste informaţii se introduc prin
casete de dialog despre care se va discuta mai târziu.