TIA C1.pdf

Capitolul 1 Introducere în Tehnologiile Informationale şi de Comunicaţie „Sunt 10 feluri de oameni în lume: cei care înţeleg cifrele binare şi cei care nu le înţeleg.” (Ian Stewart, matematician) O...

Capitolul 1 Introducere în Tehnologiile Informationale şi de Comunicaţie „Sunt 10 feluri de oameni în lume: cei care înţeleg cifrele binare şi cei care nu le înţeleg.” (Ian Stewart, matematician) Obiective Parcurgerea acestui capitol asigură îndeplinirea următoarelor obiective:  asimilarea conceptelor de bază privind tehnologiile informaţionale şi de comunicaţie (TIC);  formarea de deprinderi şi abilităţi practice pentru exploatarea TIC. Competenţele pe care le veţi dobândi sunt:  cunoaşterea structurii de principiu a calculatoarelor electronice;  identificarea implicaţiilor triadei date – informaţii - cunoştinţe în economia organizaţiilor;  focalizarea eforturilor în direcţia administrării optime a resurselor organizaţiilor folosind TIC;  abilităţi pentru compararea diferitelor tipuri de echipamente;  gestiunea eficientă a resurselor informatice existente într-o organizaţie şi posibilitatea actualizării acestora, în pas cu progresele uluitoare din domeniul hardware. 1.1 Scurtă prezentare a tehnologiilor informaţionale şi de comunicaţie Cu toţii trăim înconjuraţi, influenţaţi şi determinaţi de o multitudine de instrumente, mecanisme, componente şi tehnologii din ce în ce mai sofisticate din punct de vedere constructiv dar, în acelaşi timp, tot mai simplu de „mânuit”. Trăim în epoca digitală, epoca în care vectorul principal de dezvoltare îl reprezintă ansamblul tehnologiilor informaţionale şi de comunicaţie, TIC. În acest prim paragraf, printre altele, încercăm să răspundem la întrebarea De ce este necesar un curs de Tehnologii informaţionale pentru afaceri? Răspunsul la întrebare pleacă de la realitatea descrisă mai sus şi poate fi formulat în mai multe feluri:  lumea afacerilor este într-o continuă competiţie, pe piaţă rezistând doar cei puternici, inclusiv din punctul de vedere al tehnologiilor informaţionale;  domeniul informaticii este unul deosebit de dinamic, performanţele de ordin tehnic şi logic fiind într-o permanentă ascensiune, iar cunoaşterea acestora devine obligatorie pentru cei care vor să îşi asigure avantajul competitiv;  oamenii sunt tot mai „pretenţioşi” şi doresc produse şi servicii care înglobează tot mai multă tehnologie informatică; ei trebuie să fie în cunoştinţă de cauză pentru a şti ce să solicite. Firesc, urmează întrebarea De ce trebuie să ştim ce înseamnă TIC? Din punctul de vedere al studentului economist, răspunsul la această întrebare poate fi formulat prin următoarea enumerare:  pentru a cunoaşte profesiile căutate azi pe piaţa muncii şi pentru a le descoperi pe cele noi; 11   pentru a căuta oportunităţile de dezvoltare în TIC şi de desfăşurare a afacerilor (Internet- ul, telecomunicaţiile mobile, Big Data, Social Media, platformele integrate pentru afaceri);  pentru a dobândi abilităţi de leadership în noile medii organizaţionale, pentru a fi un bun conducător. În ceea ce priveşte profesiile care presupun cunoaşterea TIC, acestea sunt numeroase şi „cotate” foarte bine pe piaţa forţei de muncă din România şi din străinătate. În nomenclatorul ocupaţiilor din ţara noastră (COR – Clasificarea Ocupaţiilor din România), denumirile specialiştilor în informatică sunt: analist, programator, proiectant de sisteme informatice, consultant în sisteme integrate, inginer de sistem în informatică, administrator de reţea de calculatoare, administrator baze de date, programator de sistem informatic, inginer de sistem software, manager proiect informatic, ofiţer cu securitatea informaţiilor, auditor de sistem informaţional etc. Profesia de economist are un rol foarte important în sistemul informaţional al firmelor. De cele mai multe ori ideea proiectării unui nou sistem informaţional (sau de reproiectare) pleacă de la economist, acesta făcând parte din echipa de proiectare. Pentru a desemna TIC, în literatura şi practica informatică se folosesc mai multe sintagme, variantele din engleză fiind foarte cunoscute:  Information Technology (IT);  Information and Communication Technology (ICT);  New Information Technology (NIT);  New Information and Communication Technology (NICT). Toate aceste concepte se referă, în esenţă, la metodele, tehnicile şi instrumentele folosite de informatică pentru a veni în sprijinul utilizatorului, individual, în echipă sau organizaţie. Foarte populară este formularea Information Technology - IT (Tehnologia informaţiei) pentru a desemna domeniul element de legătură între electrotehnică şi informatică. Pe scurt, IT-ul include toate instrumentele folosite pentru procurarea, stocarea, procesarea, schimbul şi utilizarea informaţiilor1. Sintagma tehnologia informaţiei a fost folosită pentru prima dată în 1958 într-un articol publicat în revista Harvard Business Review, de către Harold J. Leavitt şi Thomas L. Whisler2. Abrevierea IT (Information Technology) este una generică şi se referă la un ansamblu de calculatoare electronice şi programe folosite pentru gestionarea informaţiilor. În alţi termeni, Tehnologia informaţiei (TI) sau Tehnologiile informaţionale şi de comunicaţie (TIC) reuneşte tehnologiile necesare pentru prelucrarea (procurarea, procesarea, stocarea, convertirea şi transmiterea) datelor şi informaţiilor, prin intermediul calculatoarelor electronice. TIC desemnează ansamblul echipamentelor şi programelor folosite pentru gestionarea datelor şi informaţiilor, în special calculatoare electronice şi programe. Principalele operaţii realizate asupra datelor în vederea obţinerii informaţiilor sunt:  culegerea; 1 Reynolds, W. G., Information Technology For Managers, Course Technology, Cengage Learning, Boston, 2010, p. 4. 2 http://hbr.org/1958/11/management-in-the-1980s 12   convertirea;  stocarea;  transmiterea;  regăsirea;  valorificarea. Utilizarea pe scară din ce în ce mai largă a TIC a determinat schimbări esenţiale în societate şi economie sprijinind şi determinând trecerea la noi stadii în dezvoltarea omenirii, societatea informaţională, respectiv la societatea cunoaşterii. Primele TIC care au schimbat societatea au fost telegraful electric, telefonia fixă, radioul şi mai apoi televiziunea. Apariţia şi perfecţionarea calculatoarelor electronice, începând cu cea de-a doua jumătate a secolului XX, au determinat accelerarea schimbărilor, cu influenţe în toate domeniile vieţii economico-sociale. Domeniul IT este foarte dinamic. Zilnic apar noi şi noi produse şi servicii care ne fac traiul mai confortabil şi ne uşurează rezolvarea multor probleme din diverse domenii. Din acest motiv pentru noile realizări tehnologice se foloseşte acronimul NTIC (Noile tehnologii informaţionale şi de comunicaţie). Internet-ul, telecomunicaţiile mobile şi GPS-ul (Global Position System) pot fi considerate ca noi tehnologii informaţionale şi de comunicaţie (NTIC). Tot în această categorie sunt incluse nanotehnologiile, platformele open-source, Cloud Computing-ul etc. Noile dezvoltări ale tehnologiilor declanşează schimbări în marketing, logistică, resurse umane, finanţe, contabilitate, precum şi în relaţiile cu clienţii şi partenerii de afaceri. Evoluţia spre performanţă a unei companii presupune implementarea acestor NTIC. Asupra acestora vom reveni în capitolele următoare, atunci când vom discuta despre lumea digitală, sistemele informaţionale şi tendinţele acestora ş.a. 1.2 Sistemele electronice de calcul Una dintre noţiunile care ar trebui să fie prezente în vocabularul oricărei persoane, la începutul mileniului 3, este cea de calculator electronic (CE). Dicţionarul de informatică defineşte calculatorul electronic ca un ansamblu de echipamente (hardware) care, împreună cu un sistem de programe (software) realizează prelucrarea automată a datelor furnizate de utilizatori în scopul obţinerii informaţiilor 3. Istoria apariţiei şi dezvoltării calculatoarelor electronice este bogată în repere cronologice. În acest sens, literatura de specialitate oferă numeroase surse de documentare 4. În 1947, John von Neumann (SUA) a publicat un raport în care descria proiectul primului calculator cu program memorat, cu prelucrarea secvenţială a instrucţiunilor şi datelor, memorate împreună, în aceeaşi formă şi accesibile în acelaşi mod. Proiectul, numit EDVAC – Electronic Discrete VAriable Computer, preciza următoarele componente:  unitatea aritmetică; 3 Anghel, T., Dicţionar de informatică, Editura Corint, Bucureşti, 2010 4 Airinei, D., ş.a. Tehnologii informaţionale pentru afaceri, Editura Sedcom Libris, Iaşi, 2006, pp. 34-39; Nickerson, C., R., Computers. Concepts and Applications for Users, Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 1990, pp. 506-517 13   unitatea centrală de control;  unitatea de intrare;  unitatea de memorie pentru stocarea datelor şi a instrucţiunilor;  unitatea de ieşire. Conform proiectului lui John von Neumann, atât programul cât şi datele de lucru urmau să fie stocate într-un singur spaţiu unificat, unitatea de memorie. Acest proiect simplu, denumit arhitectura von Neumann, a stat la baza dezvoltării tuturor calculatoarelor electronice, din toată lumea. Aproape toate calculatoarele moderne sunt construite din circuite logice, se bazează pe arhitectura von Neumann şi implementează funcţional modelul maşinii Turing. Alan Turing a descris în 1936 un model matematic care astăzi îi poartă numele şi care rezumă funcţionarea unei maşini de calcul programabile. Fizic, termenul de calculator electronic este echivalent cu termenul „computer” (în engleză), „ordinateur” (în franceză) şi se referă la un sistem de calcul care îndeplineşte următoarele condiţii:  dispozitivelede lucru sunt realizate din circuite electronice;  are memorie internă capabilă să memoreze date şi programe;  efectuează prelucrări în mod automat pe bază de program. Pe lângă componentele fizice, un sistem electronic de calcul presupune şi componente logice (figura nr. 1.1). Unitate Centrală (UC) Hardware Echipamente periferice (EP) Suporturi de date Calculatoare Tehnologii electronice magnetice şi optice Programe de bază Programe de aplicaţii Software Instrumente software de aplicaţii Figura nr. 1. 1. Componentele unui calculator electronic 1.2.1 Hardware Componenta hardware este formată din unitatea centrală (calculatorul propriu-zis) şi echipamentele periferice. Împreună, aceste elemente sunt folosite pentru culegerea, stocarea şi prelucrarea datelor şi redarea şi transmiterea rezultatelor. Unitatea centrală (UC) reprezintă componenta de bază a unui sistem de calcul şi este formată din: 14  memoria internă (MI), care păstrează temporar programele, datele în curs de prelucrare şi rezultatele prelucrărilor;  unitatea aritmetică şi logică (UAL), care execută operaţiile aritmetice (ADD, MULTIPLY) şi logice (AND, OR, NOT);  unitatea de comandă şi control (UCC), care dirijează şi coordonează funcţionarea întregului ansamblu dând comenzi celorlalte componente. Unitatea de memorie (memoria principală sau memoria internă) reprezintă principala resursă a unui sistem electronic de calcul. Memoria internă este un dispozitiv capabil să înregistreze informaţiile pentru a le furniza apoi sub forma impulsurilor electrice către UAL în vederea executării comenzilor primite de la UCC. Din punct de vedere fizic, memoriile calculatoarelor electronice sunt realizate din medii capabile să aibă mai multe stări stabile, de obicei două, corespunzătoare valorilor binare 1 sau 0. Aceste medii sunt constituite din milioane de perechi de tranzistori şi condensatori. Rolul condensatorilor este de a reţine sarcină electrică, iar al tranzistorului acela de a încărca cu sarcină electrică condensatorul. Aceste perechi de condensatori şi tranzistori sunt dispuse sub formă de coloane şi rânduri formând o matrice. Prin construcţie, accesul la memorie se realizează la nivelul unui grup de biţi denumit celulă (casetă) sau locaţie de memorie. Fiecărei locaţii de memorie îi este asociată o adresă, care identifică în mod unic aceea locaţie. Unitatea elementară a memoriei interne este celula binară (bitul) care permite memorarea unei cantităţi de informaţie de 1 bit. Opt celule binare formează un octet (byte). Numărul de biţi care se poate memora într-o locaţie de memorie reprezintă lungimea cuvântului de memorie. Se spune că memoria internă este adresabilă, adică se poate citi direct conţinutul unei locaţii fără a citi în prealabil conţinutul altor locaţii identificând astfel informaţia căutată. În memoria internă pot fi reprezentate toate categoriile de date şi informaţii, indiferent de natură (numerice, alfabetice etc.), cu ajutorul codurilor interne de reprezentare (ASCII – American Standard Code for Information Interchange; EBCDIC – Extended Binary Coded Decimal Interchange Code; UNICODE – Universal Code). Asupra reprezentării datelor în memoria internă vom reveni într-un paragraf ulterior. Un parametru important al memoriei interne este capacitatea totală care exprimă volumul de informaţie (date şi programe) care poate fi stocat la un moment dat. Primele calculatoare electronice aveau o capacitate a memoriei interne mult mai mică. De exemplu, primele microcalculatoarele IBM-PC aveau memoria internă de 128 KB extensibilă până la 640 KB. O valoare des întâlnită la actualele microcalculatoare este de 1 MB. Unităţile de măsură pentru capacitatea memoriei interne sunt prezentate în tabelul nr. 1.1. Tabelul nr. 1. 1. Unităţi de măsură pentru capacitatea memoriei interne KB / KO kilobyte /kilooctet 103 bytes 210 bytes 1 024 bytes 6 20 MB / MO megabyte/megaoctet 10 bytes 2 bytes 1 048 576 bytes 9 30 GB / GO gigabyte /gigaoctet 10 bytes 2 bytes 1 073 741 824 bytes TB / TO terabyte / teraoctet 1012 bytes 240 bytes 1 099 511 627 776 bytes 15 50 PB / PO petabyte /petaoctet 10 bytes 2 bytes 1 125 899 906 842 624 bytes EB / EO exabyte / exaoctet 1018 bytes 260 bytes 1 152 921 504 606 846 976 bytes 15 ZB / ZO zettabyte /zettaoctet 1021 bytes 270 bytes 1 180 591 620 717 411 303 424 bytes 24 80 YB / YO yottabyte /yottaoctet 10 bytes 2 bytes 1 208 925 819 614 629 174 706 176 bytes Din punctul de vedere al utilizatorului, memoria internă este structurată în:  memoria internă, rezervată sistemului de operare, inaccesibilă programatorului obişnuit (ROM) (figura nr. 1.2);  memoria internă pentru date şi programe, accesibilă programatorului pentru derularea lucrărilor sale (RAM) (figura nr.1.3). Memoria de tip ROM (Read Only Memory) este folosită pentru memorarea unor funcţii sistem sau a unor componente specifice echipamentului cu rol în lansarea sistemului de operare (de exemplu, BIOS – Basic Input Output System). Este o memorie „moartă” care poate fi numai citită. Inalterabilitatea (nu este volatilă, ceea ce înseamnă că nu-şi pierde conţinutul la întreruperea alimentării cu energie electrică) îi conferă avantajul utilizării conţinutului de un mare număr de ori. Figura nr. 1. 2. Modul de memorie ROM Memoriile de tip ROM au evoluat în timp, prin folosirea tehnicilor de ştergere selectivă şi reprogramare astfel:  memorii PROM (Programabile ROM), care permit o singură rescriere de programe;  memorii EPROM (Programabile Electric PROM), care pot fi şterse şi reprogramate din nou de mai multe ori, utilizând tehnici electronice speciale. Programele aflate în ROM sunt livrate odată cu calculatorul şi alcătuiesc aşa numitul firmware. Memoria de tip RAM (Random Access Memory), numită şi memoria de lucru (memoria vie), asigură stocarea datelor şi programelor şi constituie memoria disponibilă utilizatorului. Ea caracterizează capacitatea unui sistem electronic de calcul. Poate înregistra orice tip de date şi este posibilă ştergerea acestora în scopul reutilizării. Este însă o memorie volatilă, în sensul că îşi pierde conţinutul la întreruperea alimentării cu energie electrică. 16 Figura nr. 1.3. Modul de memorie RAM În funcţie de circuitele din care sunt implementate memoriile RAM, acestea se clasifică în: memorii statice (SRAM) şi memorii dinamice (DRAM). La rândul lor, memoriile DRAM pot fi:  memorii FPM (Fast Page Mode) – caracteristica acestui tip de memorie o reprezintă facilitatea de a lucra cu pagini de memorie. O pagină de memorie este o secţiune de memorie, disponibilă prin selectarea unei adrese de rând;  memorii EDO (Extended Data Out) – funcţionează la fel ca şi memoriile FPM, dar accesul la datele din celulele de memorie este mai rapid cu 10-15 % faţă de FPM;  memorii SDRAM (Syncronous DRAM) – un astfel de tip de memorie reprezintă un modul DRAM ce lucrează în mod sincron cu procesorul (prin construcţie, la origini memoriile DRAM convenţionale funcţionau în mod asincron);  memoriile VRAM (Video RAM) sunt memorii rapide folosite în special pentru plăcile video;  memorii SGRAM (Syncronuos Graphics RAM) sunt memorii de tip SDRAM adaptate cerinţelor foarte mari din domeniul graficii 3D;  memorii DDR (Double Data Rate) – prin această tehnologie se pot transfera date de două ori mai rapid faţă de tehnologiile anterioare. O altă caracteristică a memoriei RAM o reprezintă timpul de acces la informaţie care se defineşte prin intervalul de timp scurs dintre momentul furnizării adresei de către procesor şi momentul obţinerii informaţiei. Timpul de acces la informaţie, la memoriile noi, este de ordinul nanosecundelor. Microcalculatoarele IBM–PC conţin şi o memorie CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor, de tip RAM, alimentată în permanenţă de o baterie pentru a nu-şi pierde conţinutul informaţional). În această memorie se stochează informaţii referitoare la configuraţia hardware a sistemului electronic de calcul. Echipamentele de memorie externă constituie dispozitive care în general sunt conectate direct la Unitatea Centrală permiţând stocarea temporară, pe o perioadă nedeterminată, a datelor şi programelor. Memoria externă este o memorie suplimentară nevolatilă din care se poate citi şi în care se poate scrie. De obicei, memoria externă are o capacitate mult superioară celei interne. Memoria externă este alcătuită în principal din:  discuri magnetice: 17  o discuri fixe (hard-disk) şi discuri amovibile; o discuri flexibile (floppy-disk);  discuri optice: o discuri compact disc (CD); o DVD; o Blu-ray;  flash memory. Hard discul (HDD) reprezintă o unitate fixă de stocare a datelor. Acesta este încorporat în cutia care conţine unitatea centrală, încasetat într-un dispozitiv la care nu avem acces pentru a-l înlocui cu altul. În caz de defectare, se înlocuieşte întreg ansamblul. Acest ansamblu se mai numeşte disc fix sau disc Winchester, după numele tehnologiei de construcţie. Denumirea de disc fix, atribuită iniţial, a avut în vedere faptul că acesta se fixează în interiorul calculatorului şi nu poate fi detaşat cu uşurinţă de către un utilizator obişnuit. În ultimul timp însă, această denumire a devenit improprie, deoarece au fost create şi HDD amovibile/externe, care pot fi cu uşurinţă conectate şi deconectate în exteriorul calculatorului prin porturile de intrare/ieşire ale acestuia. Figura nr. 1. 4. Hard disc În funcţie de interfaţa de conectare, hard discurile se clasifică în:  hard discuri SCSI (Small Computer System Interface) – hard discuri cu caracteristici deosebite conectate la o interfaţă SCSI, interfaţă ce este controlată de sisteme inteligente (controlere), acestea având menirea de a coordona fluxul de informaţii dintre hard disc şi sistem. Acest tip de unităţi de stocare se foloseşte cu precădere montat pe servere sau pe acele calculatoare unde se doreşte o performanţă ridicată privind transferul de date.  hard discuri EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) – termen general aplicat tuturor unităţilor care au un controler inclus în unitate. De-a lungul timpului unităţile de stocare de acest gen au cunoscut o serie de implementări, printre care amintim protocolul Ultra ATA, care mai este denumit şi Ultra DMA/ ATA-33/ DMA-33, Ultra ATA 66, Ultra ATA 100. Aceste denumiri se referă direct la realizarea transferului rapid de date. Legat de hardurile EIDE, în ultimul timp şi-au făcut apariţia pe piaţă cele SATA (Serial ATA), hard discuri ce reuşesc să obţină o viteză de transfer de 150 MB/s. Principalele componente ale unui hard disc sunt: 18   pachetul de discuri – este alcătuit din câteva discuri montate la distanţă unul de altul pe acelaşi ax al unui motor;  capetele de scriere/citire şi mecanismul de antrenare a lor – acestea sunt dispuse pe fiecare dintre feţele unui disc, toate capetele de scriere/ citire fiind montate pe un dispozitiv comun care le pune în mişcare. Braţul care susţine capetele se poate mişca linear (înainte şi înapoi) sau se poate roti cu un anumit unghi;  motorul pentru antrenarea discurilor;  placa logică – denumită şi controler, are menirea de a comanda întreaga activitate a unităţii de hard disc: rotirea discurilor, poziţionarea capetelor în vederea scrierii sau a citirii, verificarea poziţionării corecte a capetelor, codificarea sau decodificarea informaţiilor, transferul de informaţii etc.;  memoria cache – are rolul de a stoca temporar anumite date sau comenzi primite de la procesor. Acest tip de memorie a fost introdus în cadrul acestui tip de dispozitive pentru a creşte performanţele acestora. Toate aceste componente sunt închise ermetic într-o carcasă, de regulă metalică. Principalele caracteristici ale HDD se referă la:  capacitatea de stocare a informaţiilor/capacitatea de manipulare a datelor de către PC (PC Data Handling);  timpul de căutare (seek time) – este o măsură exprimată în milisecunde a rapidităţii cu care hard discul îşi poate deplasa capetele de scriere/citire de la o locaţie la alta. Întârzierea produsă de rotaţie reprezintă timpul necesar pentru ca sectorul dorit să ajungă în dreptul capului de scriere/citire, odată ce capul s-a poziţionat pe pista respectivă;  rata de transfer a sistemului gazdă – este reprezentată de cantitatea de date ce poate fi transferată prin magistralele de date ale sistemului;  rata de transfer a hard discului (media rate) – reprezintă viteza cu care datele sunt transferate spre şi dinspre platan. Unitatea uzuală de măsură a acestei caracteristici este numărul de biţi pe secundă. Pe lângă viteza de rotaţie, parametrul care influenţează rata de transfer este densitatea datelor pe platan (disc) exprimată fie prin număr de piste/inch fie prin cantitate de biţi/ inch;  numărul de rotaţii/minut (rpm) – reprezintă viteza de rotaţie a discului. Particularitatea acestui parametru o reprezintă faptul că această viteză este constantă. Cu cât această viteză este mai mică, cu atât întârzierile datorate poziţionării mecanismelor fizice sunt mai mari având un impact direct asupra aşteptării generate de mişcarea de rotaţie şi implicit asupra ratei de transfer a discului;  capacitatea memoriei cache – influenţează în mod direct performanţele hard discului, reducând timpii de aşteptare. Anumite instrucţiuni de scriere/citire folosite uzual nu mai sunt apelate din memoria RAM a calculatorului, ci sunt accesate direct din acest tip de memorie. DVD (Digital Versatile Disk) reprezintă un suport de memorie externă dezvoltat de companiile Sony şi Philips, care permite, în funcţie de tip, atât citirea cât şi înmagazinarea de informaţii. DVD-ul reprezintă un disc cu un diametru de 4,7 inch, datele sunt stocate pe singura pistă spiralată a suportului. Datele sunt citite prin intermediul unei multiple raze laser. 19 Fizic, DVD-ul este compus din două discuri optice asamblate într-unul singur, permiţând astfel mărirea capacităţii de stocare a suportului. Principalele tipurile de DVD-uri existente sunt:  DVD-ROM reprezintă suportul care permite doar citirea informaţiilor, fiind utilizat în special pentru distribuţia de produse program, multimedia. Capacitatea maximă de stocare a acestui suport poate ajunge la 17 GB;  DVD-R (Recordable – inscripţionabil) permite executarea unei singure operaţii de inscripţionare, similar CD-R.  DVD-RAM permite citirea şi înmagazinarea informaţiilor de „n” ori, funcţionând similar hard-discului. Aferent tehnologiei de inscripţionare există pe piaţa de tehnică de calcul trei formate, definite de câteva grupuri de firme. Un prim format DVD-RAM a fost realizat de Hitachi şi Matsushiti, firma Pionner a impus un al doilea format DVD-R, iar grupul compus din HP, Sony, Philips, Yamaha, Ricoh şi Mitsubishi a realizat al treilea format DVD-RW. Un suport DVD cu o capacitate de 4,7 GB stochează un film de 135 de minute, având o rată de transfer de peste 4500 biţi/secundă, iar unul de 17 GB înmagazinează 30 de ore de secvenţe audio. Discul Blu-ray (numit şi BD) este un tip de disc optic de mare densitate folosit pentru stocarea de date, în special înregistrări video de înaltă rezoluţie. Numele Blu-ray (figura nr. 1.5) provine de la culoarea albastru-violet a razei laser cu care se realizează citirea şi scrierea. Datorită lungimii de undă relativ mici (405 nm), un disc Blu-ray poate conţine o cantitate de informaţii mult mai mare decât unul de tip DVD, care foloseşte un laser de culoare roşie de 650 nm. Astfel, un disc Blu-ray poate să conţină 25 GB pe fiecare strat, de peste 5 ori mai mult decât DVD-urile cu un strat (4,7 GB); discurile Blu-ray cu două straturi (50 GB) pot stoca de aproape 6 ori mai multe date decât un DVD cu dublu strat (8,5 GB). Există mai mulţi fabricanţi care au lansat pe piaţă discuri Blu-ray inscripţionabile şi reinscripţionabile, cu un singur strat sau cu strat dublu: Samsung, Sony, Philips, E-Boda etc. Figura nr. 1. 5. Blu-ray Memoria flash (flash memory, memory stick) a fost inventată de Dr. Fujio Masuoka în anul 1980, în timp ce lucra la compania Toshiba. Numele de „flash” a fost sugerat de colegul lui Masuoka, Shoji Ariizumi, deoarece procesul de ştergere îi amintea de bliţul unui aparat foto (bliţ - în engleză: flash). 20 Memoria flash este o memorie externă nevolatilă care poate fi ştearsă electric şi reprogramată. Acest tip de suport este folosit pentru stocare şi transfer între calculatoare şi alte produse digitale (laptop-uri, mp3 player, camere digitale, telefoane mobile (în special smartphone-uri şi console grafice care folosesc RAM-ul static (SRAM) în loc de EEPROM pentru salvările jocurilor). În plus, memoria flash are un timp de acces bun (deşi nu la fel de rapidă ca memoria volatilă DRAM) şi o mai bună rezistenţă cinetică decât hard discurile. Aceste caracteristici explică popularitatea memoriei flash pentru aplicaţii cum ar fi stocarea datelor pe dispozitive alimentate pe baterii. Figura nr. 1. 6. Memorii flash Discul compact (CD) constituie un alt suport de memorie externă pe care sunt stocate informaţii prin intermediul mijloacelor optice (tehnologia laser) atât în procesul de scriere, cât şi în cel de citire. Succesul tehnologiilor optice, nu numai pe piaţa calculatoarelor electronice, se datorează progreselor realizate în domeniul laserilor, suporturilor optice şi al procesării semnalelor. Astfel, au apărut o serie de standarde, cum ar fi: ISO 9660 (Sony şi Philips); High Sierra; CD-DA (Compact Disc ─ Digital Audio, pentru citirea informaţiilor audio sau a datelor în format electronic); CD-ROM XA (EXtended Architecture), care permite atât citirea standardelor mai vechi, cât şi a discurilor ce utilizează tehnica de întreţesere „interlaced mode”, cum sunt cele pentru vizualizarea fişierelor în format AVI); CD-Recordable, denumite şi CD-WORM sau CD- RW (permit înregistrarea CD-urilor de către utilizator). CD-ROM-ul are capacitatea de ordinul sutelor de MO sau GO, dar viteza de lucru este, uneori, mai lentă decât la hard disc (tabelul nr. 1.2). Tabelul nr. 1. 2. Capacităţi de stocare CD-ROM CD-RW DVD-ROM DVD-RW BD-ROM BD-RW 4,7 GB 4,7 GB 27 GB 27 GB (o singură faţă a (o singură faţă (o singură faţă (o singură faţă discului) a discului) a discului) a discului) 700 MB 700 MB 9,4 GB (ambele 9,4 GB 50 GB (ambele 50 GB (ambele feţe ale discului) (ambele feţe feţe ale feţe ale ale discului) discului) discului) Floppy discul (discul flexibil sau discheta) a apărut pentru prima dată în anul 1971 şi reprezintă un disc format dintr-o singură placă realizată din material plastic acoperit cu un strat feromagnetic. Scrierea şi/sau citirea se realizează cu ajutorul a două capete de scriere/citire, care se poziţionează pe informaţiile plasate pe piste (track), dispuse în cercuri concentrice. 21 Floppy-discurile sunt de dimensiuni diferite şi deci de capacităţi diferite. Cele mai răspândite au fost floppy-discurile cu diametru de 3 ½ inch. Un disc magnetic flexibil se roteşte în interiorul unităţii cu o viteză de 300 rotaţii/minut având, în principiu, un timp de acces la informaţie de 100 ms. Echipamentele periferice (EP) asigură legătura calculatorului cu mediul înconjurător. După rolul pe care îl au în sistemul de calcul, echipamentele periferice sunt:  de intrare ─ asigură citirea şi, implicit, introducerea datelor în sistem: tastatură, cititor optic etc.;  de ieşire – permit extragerea rezultatelor sub o formă accesibilă omului: imprimantă, ecran de afişare etc.;  de stocaj (de intrare/ieşire) – sunt unităţi de memorie auxiliară: unităţi de disc magnetic, unităţi CD-ROM etc.;  de comunicaţie – permit transmiterea datelor la distanţă prin intermediul liniilor de comunicaţii: modem etc. Această grupă de componente hardware este, poate, cea mai dinamică, în sensul că diversitatea şi creşterea performanţelor sunt foarte vizibile la perioade de timp deosebit de scurte. În ceea ce priveşte echipamentele de intrare, astăzi, utilizatorii au posibilitatea de a alege dintre sute de dispozitive de intrare cu ajutorul cărora preluarea în sistemul de calcul a datelor şi comenzilor este deosebit de facilă. În această categorie regăsim tastaturile, dispozitivele de indicare şi dispozitivele care permit utilizatorilor să citească sisteme de tip coduri. Tastatura este dispozitivul de intrare cel mai familiar, fiind produse o varietate destul de mare de tipuri (figura nr. 1.7). La ora actuală, cele mai populare modele sunt:  tastatura QWERTY, asemănătoare maşinilor de scris manuale; trimite semnale la calculator prin cablu USB;  tastatura ergonomică, la care tastele sunt plasate la diferite unghiuri, fiind uşor de accesat; Figura nr. 1. 7. Tastaturi  tastatura wireless, fără fir, la care transmisia semnalelor se realizează prin unde RF/Bluetooth;  tastatura laser virtuală (Virtual Laser Keyboard), un gadget/dispozitiv de dimensiuni foarte mici (unele modele sunt cât o cutie de chibrituri), uşor, portabil şi care reprezintă cea mai compactă soluţie de introducere a datelor. Dispozitivul foloseşte tehnica laser pentru a proiecta pe orice suprafaţă plană şi opacă un model QWERTY de dimensiuni 22  standard. Poziţia şi mişcarea degetelor sunt sesizate de un sistem electronic complex ce combină razele laser cu un senzor infraroşu, asigurând acurateţe în introducerea datelor. Figura nr. 1. 8. Tastatura laser virtuală Printre dispozitivele de indicare (Pointing Devices) se numără:  mouse cu şi fără fir (RF/Bluetooth): conceput pentru a muta şi controla cursorul pe suprafaţa ecranului;  touchpad: un panou plat, sensibil la o presiune uşoară exercitată de deget;  trackpoint şi trackball: dispozitive folosite pentru a controla pointerul (dispozitive ce oferă aceleaşi facilităţi ca şi mouse-ul: tehnologie optică, rotiţă de scroll şi numeroase butoane suplimentare). Avantajul faţă de mouse constă în faptul că sunt staţionare, ceea ce înseamnă că nu necesită mult spaţiu pentru a fi utilizate;  tablete grafice (graphics tablets), ecrane tactile (touch-screen), contolere de joc (Game controllers);  eye-tracking: este o metodologie revoluţionară care utilizează cele mai noi instrumente observaţionale în cercetarea comportamentului consumatorului ştiind că ochiul uman este un organ care nu poate fi integral controlat de voinţă. Unicitatea acestei tehnici o reprezintă investigarea subconştientului, oferind posibilitatea de a defini comportamentul cumpărătorului în momentul în care acesta ia contact cu elementele testate (diferite tipuri de publicitate, produse, vitrine sau rafturi de magazine). Cercetarea Eye Tracking foloseşte ştiinta oftalmologiei, rezultatele observării fiind mult mai aproape de realitate decât declaraţiile respondenţilor referitoare la ceea ce au văzut şi ceea ce le-a atras privirea. Instrumentul de măsurare (figura nr 1.9) este format dintr-o pereche de ochelari de plastic care susţin două mici camere de luat vederi – prima scanează ochiul, îi înregistrează mişcările, urmărind ceea ce subiectul priveşte, ca răspuns la diferiţi stimuli, iar cea de-a doua filmează spaţiul din faţa subiectului analizat. Semnalul de la ambele camere este apoi transmis prin calculator, înregistrările sunt suprapuse şi, cu ajutorul unui software special, informaţiile sunt decodate şi analizate de un sistem de măsurare fiziologică bazat pe camere digitale cu raze infraroşii şi un soft de procesare a imaginii. Camerele digitale înregistrează traseul privirii pe o suprafaţă staţionară sau mişcătoare. Imaginile arată unde se uită exact persoanele testate, în ce ordine se deplasează privirea şi cât timp întârzie pe fiecare poziţie vizitată. În marketing, tehnica eye-tracking este o foarte bună metodă de cercetare. De exemplu, pe un site se poate determina ce parte 23  (pagină, reclamă, produse, vitrine sau „rafturi” din magazine on-line etc.) este mai bine receptată de „consumator”, prin urmărirea mişcărilor ochilor. Rezultatele măsurătorilor pot fi completate cu informaţii obţinute din întrebări despre experienţa privitorului în timpul comportamentului vizual. Principalii producători de eye-tracking sunt Tobii Technology şi Fujitsu. Figura nr. 1. 9. Eye-tracking Dispozitivele care permit utilizatorilor să citească semne de tip coduri sunt:  cititoare de caractere optice (Optical mark readers);  cititoare de caractere scrise cu cerneală magnetică (Magnetic ink character readers);  cititoare de coduri de bare (Bar code readers);  cititoare de etichete RFID (Radio frequency identification readers);  scanere şi scanere stilou (Scanners and pen scanners);  dispozitive de recunoaştere a scrierii de mână (Handwriting recognition devices). Dispozitivele de ieşire au rolul de a converti şirurile de biţi obţinute în urma prelucrării datelor de intrare într-o formă pe care oamenii să o poată înţelege. Ieşirea se realizează prin intermediul a două dispozitive principale: monitorul – ecran de afişare/de ieşire vizuală imediată şi imprimanta – dipozitiv de ieşire pe hârtie permanentă. Monitorul este principalul dispozitiv periferic de ieşire care permite afişarea temporară a informaţiilor care se află în calculator. Acestea sunt fie date care au fost introduse de la tastatură, fie rezultate ale prelucrării lor. Monitorul este alcătuit din două elemente principale: dispozitivul de afişare şi placa video. Pe ecran imaginile sunt compuse din mici puncte numite pixeli. Principalii parametri care caracterizează calitatea monitoarelor sunt: lăţimea de bandă (cantitatea de date care poate fi transmisă într-o perioadă fixată de timp), rata de reîmprospătare (numărul de cicluri de redesenare a ecranului pe secundă), rezoluţia (densitatea punctelor pe ecran sau pe un inch, dots per inch - dpi), definiţia (distanţa dintre două puncte adiacente pe ecran). Monitoarele se clasifică după: tipul semnalului folosit (analogic sau digital), mărimea diagonalei ecranului (de la 14 la 32 inches), capabilităţile coloristice (monocrome, cu nuanţe de gri, color), tipul frecvenţei folosite (frecvenţă fixă, multiscanning, cu multifrecvenţă). Performanţele unui dispozitiv de afişare sunt dependente de adaptorul video utilizat. Acesta este o placă logică inserată în calculator pentru a-i conferi posibilităţi de afişare. Cele mai multe 24 adaptoare respectă standardele video definite de IBM sau VESA 5. Adaptoarele oferă mai multe moduri video, cele de bază fiind: modul text – monitorul poate afişa doar caractere ASCII; modul grafic – monitorul poate afişa orice imagine hartă de biţi. Primele monitoare erau construite pe principiul tubului catodic (CRT – Chatodic Ray Tube). La ora actuală se utilizează tehnologia digitală cu cristale lichide (LCD – Liquid Cristal Display) sau cu plasmă (GPS – Gas Plasma Display). Imprimanta este un echipament periferic de ieşire care reproduce pe hârtie sau pe un alt suport (folie transparentă) textul sau imaginile generate de calculator. Suportul este unul secvenţial ce poate fi parcurs într-un singur sens, fără posibilitatea de revenire, pentru rescrierea unor informaţii. Structura generală a unei imprimante cuprinde:  blocul de imprimare, care impresionează suportul prin diverse procedee;  sistemul de avans /antrenare a hârtiei;  sistemul logic de comandă (procesorul);  panoul cu butoane şi /sau led-uri;  interfaţa. Parametrii de caracterizare a performanţelor unei imprimante sunt: rezoluţia, viteza, dimensiunea hârtiei, capacitatea memoriei proprii, setul de caractere. În funcţie de tehnologia utilizată, imprimantele pot fi: cu cap rotitor, matriceale, cu jet de cerneală, cu laser şi termice. Imprimantele cu jet de cerneală funcţionează prin pulverizarea picăturilor de cerneală ionizată pe o foaie de hârtie pe care se creează formele dorite. Ele sunt imprimante fără impact, cerneala fiind adusă la starea de vapori prin vibraţii sau prin încălzire şi apoi pulverizată prin orificiile foarte fine ale capului de tipărire. Principalele avantaje ale acestor imprimante sunt: preţul scăzut, lipsa zgomotului, calitatea imprimării (dacă sunt folosite hârtie şi cerneală de calitate), portabilitatea (datorită părţilor mecanice de dimensiuni mai mici, comparativ cu ce cele ale imprimantelor laser), obţinerea de documente color complexe la preţuri scăzute (în cazul modelelor color). Principalele dezavantaje sunt legate de viteza considerabil mai mică decât a imprimantelor laser şi de calitatea deosebită care se cere hârtiei şi cernelii. Imprimantele cu laser, numite şi imprimante optice sau imprimante xerografice, folosesc aceeaşi tehnologie ca şi aparatele de fotocopiat şi produc texte şi grafică de foarte bună calitate. Aceste imprimante folosesc o rază laser şi o oglindă rotitoare pentru a produce o imagine pe un tambur fotosensibil. Lumina laserului modifică încărcătura electrică de pe tambur de fiecare dată când îl atinge, desenându-se imaginea paginii. Tamburul este apoi rotit peste un rezervor de toner care este cules de porţiunile încărcate electrostatic. În final, tonerul este transferat pe pagina de hârtie printr-o combinaţie de căldură şi presiune. Una dintre caracteristicile esenţiale ale imprimantelor cu laser este rezoluţia care poate atinge peste 1200 dpi. Pot fi obţinute rezoluţii mai mari prin 5 VESA (Video Electronics Standards Association) – consorţiu de producători de adaptoare video şi monitoare, ce are ca obiectiv standardizarea protocoalelor Web. 25 folosirea unor tehnici speciale de îmbunătăţire (resolution enhancement). La rândul lor, imprimantele laser pot fi: monocrome şi color. Dispozitivele şi senzorii pentru digitalizare/digitizare sunt echipamente pentru capturarea şi digitalizarea de informaţii şi conversia acestora în format digital. Ne referim aici şi la datele audio şi video care trebuie transformate în format digital. Intră în acestă categorie:  scanere;  camere foto şi camere video digitale;  dispozitive de recunoaştere a vocii;  microfoane;  Interactive Voice Response;  streaming video;  streaming media;  streaming video cu sunet. PC-urile conţin circuite pentru a converti semnalele audio de la microfoane sau alte surse de sunet în semnale digitale. Software-ul de recunoaştere a vorbirii (speech recognition software) transformă datele de tip voce în cuvinte care pot fi editate şi tipărite. Digitizarea implică utilizarea unui dispozitiv de intrare pentru a lua milioane de probe mici. O reprezentare a imaginii originale poate fi reconstruită prin asamblarea tuturor probelor în ordine (figura nr. 1.10). Figura nr. 1. 10. Procesul de digitizare Sursa: http://www.zspotmedia.ro/echipamente-digitizare-c17.html 26  Peruca inteligentă6 a fost inventată de firma japoneză Sony, care a obţinut patentul pentru lansarea acestui gadget bizar. Denumită SmartWig, peruca inteligentă are ataşaţi mai mulţi senzori cu ajutorul cărora permite realizarea unei conexiuni wireless cu orice alt terminal. În plus, SmartWig poate include o cameră foto şi un senzor GPS. Deocamdată au fost puse la punct trei tipuri ale acestei „peruci inteligente”:  „Presentation Wig” – peruca inteligentă ce permite navigarea într-o prezentare PowerPoint;  „Navigation Wig” – peruca inteligentă ce include senzori GPS;  „Sensation Wig” – peruca inteligentă ce permite măsurarea tensiunii arteriale şi a temperaturii corpului. Există deja un mare număr de obiecte din viaţa de zi cu zi ce pot încorpora componente informatice: ochelari, haine, pantofi etc., dar cea mai mare parte dintre ele nu au devenit succese comerciale. Inventatorii japonezi susţin că peruca, ce poate fi confecţionată din păr natural, are avantajul că „este o îmbinare dintre natural şi practic”. Cei de la Sony anunţă că au fost depuse cereri de brevete în Uniunea Europeană şi Statele Unite, chiar dacă, deocamdată, gigantul japonez producător de electronice nu intenţionează să comercializeze această invenţie. De la inventarea walkman-ului, în 1979, compania Sony nu a mai conceput un produs care să revoluţioneze cu adevărat modul oamenilor de a se distra şi care să se bucure de un succes mondial comparabil. La alegerea unui calculator ar trebui să se aibă în vedere, în primul rând, unitatea centrală de prelucrare. Decizia se sprijină pe doi factori importanţi: compatibilitatea şi performanţa. Asigurarea compatibilităţii este necesară deoarece:  nu toate aplicaţiile software sunt compatibile cu fiecare UCP;  fiecare procesor are integrat un set de instrucţiuni;  procesoarele din aceeaşi familie sunt în general compatibile cu versiunile anterioare;  procesoarele AMD sunt proiectate pentru a fi compatibile cu cele Intel. Figura nr. 1. 11. Placa de bază Performanţa este determinată de:  viteza de ceas, măsurată în gigahertzi (ghz); 6 ***, Sony files hair-raising patent for 'SmartWig', 27.11.2013, la http://www.digitalstrategyconsulting.com/intelligence/2013 /11/sony_files_hairraising_patent_for_smartwig.php, accesat la 12.01.2013 27   arhitectura procesorului;  numărul de biţi pe care procesorul îi poate procesa simultan. Microprocesoarele actuale sunt formate dintr-un ansamblu complex de circuite electronice. Împreună cu alte circuite, microprocesorul este integrat în aşa-numita placă de bază (motherboard, figura nr. 1.11). Procesoarele multicore Generaţiile noi de chip-uri conţin mai multe procesoare (nuclee) care pot rula simultan. Cele mai multe PC-uri au cel puţin două nuclee, dar au devenit comune şi cele cu patru nuclee – quad core (figura nr. 1.12). Figura nr. 1. 12. Procesoare multicore În configuraţiile actuale de sisteme de calcul sunt integrate şi procesoare cu destinaţie specială, precum:  supliment pentru UCP de bază;  unitate de procesare grafică (GPU) (redare grafică 3-D, alte calcule vizuale);  eliberarea UCP principale pentru a executa alte sarcini. Unitatea centrală de prelucrare este împărţită în mai multe unităţi funcţionale:  unitate de control;  unitate aritmetică-logică (UAL), care include registre;  unitate de decodare;  magistrala (informaţia circulă între componente de pe placa de bază prin fire numite magistrale/poduri între procesor şi memorie RAM);  unitate de preaducere. Aceste unităţi lucrează împreună pentru a finaliza executarea instrucţiunilor dintr-un program. 28  … în comparaţie cu alte industrii, industria de calculatoare este relativ „blândă” cu mediul? Grija faţă de mediu şi încadrarea în calculul verde (Green Computing) se poate materializa dacă7:  utilizaţi un laptop;  cumpăraţi echipament „verde”;  profitaţi de caracteristicile de economisire a energiei;  opriţi calculatorul atunci când sunteţi departe de el;  economisiţi energie, nu ecrane;  evitaţi componentele în mişcare;  imprimaţi o singură dată;  utilizaţi un font „verde”;  reciclaţi produsele reziduale;  trimiteţi biţi nu atomi;  luaţi în considerare costurile de mediu ascunse. 1.2.2. Software Funcţionarea hardware-ului este asigurată de componenta software. După cum am precizat mai sus, una din cele trei condiţii minime pe care trebuie să le îndeplinească un sistem electronic de calcul este efectuarea automată a prelucrărilor pe bază de program înregistrat. Programul, scris într-un limbaj de programare, reprezintă un ansamblu de instrucţiuni care realizează o anumită sarcină. Totalitatea programelor care permit utilizarea sistemului de calcul reprezintă componenta software. La rândul ei, această componentă este formată din: Programele de bază, Programele de aplicaţii şi Software-ul intermediar (instrumente software specializate). 1.2.2.1 Programe de bază Programele de bază sunt specifice fiecărui tip de sistem de calcul şi asigură funcţionarea eficientă a resurselor fizice şi logice ale sistemului. Iniţial software-ul de bază se identifica cu sistemul de operare dar, odată cu noile evoluţii în acest domeniu, apar diverse nuanţări, astfel încât se pot distinge trei mari componente: a) sistemul de operare propriu-zis; b) programele utilitare; c) programele de traducere. Explicaţia constă în faptul că, odată cu dezvoltarea şi multiplicarea unei componente, ea tinde să devină independentă şi trebuie tratată ca atare. De obicei software-ul de bază este pus la punct de firma constructoare a calculatorului şi se livrează odată cu acesta. a) Sistemele de operare (SO) asigură exploatarea echipamentelor. Sistemul de operare reprezintă un ansamblu de programe care asigură utilizarea eficientă a resurselor fizice şi logice ale unui sistem electronic de calcul prin pregătirea, punerea în lucru şi coordonarea execuţiei programelor utilizatorului. SO are menirea, pe de o parte, de a crea un 7 Beekman, G., Beekman B., Digital Planet:Tomorrow’s Technology and You, Pearson Education, Inc. publishing as Prentice Hall, Tenth Edition, 2012, p. 146 29 mediu în care utilizatorul să poată executa programele cu multă uşurinţă şi, pe de altă parte, să asigure exploatarea optimă a hardware-ului. La nivel elementar, sistemul de operare este interpretul cerinţelor utilizatorului, executând aceste cerinţe prin intermediul instrucţiunilor cod- maşină. Sistemele de operare au apărut şi au evoluat în directă legătură cu arhitectura sistemelor electronice de calcul: apariţia de noi dispozitive hardware a provocat dezvoltarea sistemelor de operare, după cum şi creşterea performanţelor sistemelor de operare a determinat îmbunătăţirea parametrilor hardware. Primele sisteme de operare asigurau execuţia secvenţială a programelor pe loturi (batch processing) în regim de monoprogramare. Componentele sistemelor de operare sunt:  încărcătoare de programe – permit introducerea în memorie a programelor de executat;  monitoare şi supervizoare – asigură înlănţuirea derulării lucrărilor, controlul operaţiunilor de I/E, semnalizarea incidentelor de funcţionare;  programe care uşurează realizarea unor operaţii curente (formatare discuri, copiere/mutare fişiere, ştergere fişiere etc.). Rolul sistemului de operare este de a asigura exploatarea eficientă a resurselor calculatorului facilitând executarea sarcinilor utilizatorului. În acest scop un sistem de operare trebuie să îndeplinească anumite operaţiuni ce pot fi grupate în patru funcţii esenţiale8:  gestiunea lucrărilor;  gestiunea intrărilor şi ieşirilor;  gestiunea fişierelor;  comunicarea (interfaţa) cu utilizatorul. Gestiunea lucrărilor este asigurată de un program specific (supervizor, monitor) care realizează gestiunea resurselor fizice ale calculatorului şi coordonarea generală a derulării lucrărilor. O lucrare reprezintă un ansamblu de activităţi delimitate prin comenzi specifice limbajului de comandă. Ea cuprinde mai multe etape care se succed într-o ordine prestabilită de utilizator. O etapă din lucrare poate fi descompusă la nivel inferior în procese care, în funcţie de logica lucrării, se pot executa secvenţial sau concurent. Gestiunea intrărilor şi ieşirilor este o funcţie deosebit de importantă în condiţiile în care echipamentele periferice sunt foarte diverse (terminal, unităţi de discuri, imprimante etc.) şi funcţionează cu performanţe diferite de cele ale unităţii centrale. Schimburile de informaţii între periferice şi unitatea centrală sunt intermediate de unităţile de intrare/ieşire şi necesită numeroase comenzi şi controale succesive prin intermediul sistemului de operare. Gestiunea fişierelor este o funcţie legată de exploatarea propriu-zisă a calculatorului, deoarece atât sistemul de operare, cât şi aplicaţiile şi datele utilizatorului sunt stocate şi gestionate cu ajutorul fişierelor. Sistemul de operare, prin sistemul de gestiune al fişierelor (gestionarul de fişiere), are sarcina de a controla crearea, ştergerea şi accesul la fişierele de date şi la aplicaţii. 8 Reix, R., Systemes d’information et management des organisation, Les Editions Foucher, Paris, 1990, p.53. 30 Interfaţa cu utilizatorul este acea funcţie a sistemului de operare care permite comunicarea om- calculator în scopul de a încărca programe, de a accesa fişiere sau de a realiza alte lucrări. Există trei tipuri de interfeţe, prezentate mai jos în ordinea cronologică a apariţiei lor:  interfaţă bazată pe linii de comandă;  interfaţă bazată pe meniuri;  interfaţă grafică utilizator (GUI – Graphical User Interface). Evoluţia a decurs firesc către interfaţa grafică, bazată pe WIMP, în care utilizatorul foloseşte un echipament de indicare (mouse, touchpad, trackball) asupra componentelor vizuale de pe ecran (pictograme, butoane, linii de meniu etc.) pentru a specifica ce doreşte să facă. … sistemele BCI (Brain Computer Interface) sunt echipamente care permit oamenilor să comunice fără să se mişte, dar putând să efectueze activităţi simple doar cu ajutorul gândirii? Sistemele BCI permit oamenilor să scrie, să navigheze pe internet, să controleze un braţ robotic sau un scaun cu rotile. Utilizatorul trebuie să poarte pe cap o cască EEG (electroencefalogramă) prevăzută cu diverşi electrozi. Aceste sisteme sunt destinate cu precădere persoanelor care au dificultăţi severe ce nu le permit să vorbească sau să folosească interfeţele convenţionale. Există persoane cu anumite tipuri de vătămări ale creierului, boala lui Lou Gehrig, comoţii cerebrale etc., care nu pot comunica fară ajutorul unui sistem BCI. Sistemele BCI sunt foarte simple şi nu pot fi folosite pentru a controla gândurile oamenilor. Cercetarea în domeniul sistemelor BCI încearcă să folosească activitatea cerebrală pentru a ajuta oameni să trimită mesaje, nu să schimbe activitatea cerebrală „scriind” informaţii în creier. Sistemele BCI se pot încadra în două clase mari: invazive şi neinvazive.  sistemele BCI invazive au la bază senzori care sunt plasaţi în creier sau direct pe suprafaţa creierului. Aceşti senzori creează o imagine mult mai directă/reală a activităţii creierului, dar pentru aplicarea lor e necesară o intervenţie chirurgicală. Electrozii plasaţi în creier sunt denumiţi „microelectrozi”. Electrozii plasaţi pe suprafaţa creierului măsoară activitatea ECoG (electrocorticogram);  sistemele BCI neinvazive sunt de departe cele mai comune deoarece nu necesită nici un fel de intervenţie chirurgicală. Majoritatea sistemelor BCI neinvazive se bazează pe analiza semnalului EEG (electroencefalograma). Aceasta măsoară în timp real activitatea electrică a creierului vizibilă la suprafaţa scalpului. Implementările software vor utiliza metode avansate de prelucrare a semnalelor EEG şi ale Inteligenţei Artificiale pentru analiza datelor EEG într-un mediu de programare ce lucrează sub Windows. Mai este însă cale lungă până la lansarea pe piaţă a acestui echipament şi până la comercializarea la un preţ accesibil pentru toată lumea. 31 La ora actuală cele mai cunoscute sisteme de operare sunt cele prezentate în tabelul nr. 1.3. Tabelul nr. 1. 3. Sisteme de operare Denumire Descriere Android SO dezvoltat de Google şi bazat pe Linux, pentru dispozitive mobile iOS SO dezvoltat de Apple pentru dispozitive mobile. Folosit şi pe iPod Touch şi iPad Linux SO distribuit gratuit. Folosit de aproximativ 1/3 din serverele Web (Linus Torwald) Mac OS Primul SO comercial bazat pe o interfaţă grafică (1984) OS/390 SO proprietar dezvoltat pentru mainframe-urile IBM Symbian OS SO destinat dispozitivelor telefonice (dezvoltat de Nokia, Ericsson şi Psion) Unix SO multiuser, multitasking folosit pe o paletă largă de platforme hardware Windows Probabil, la ora actuală, cel mai popular SO. Are atât versiuni server cât şi desktop b) Programele utilitare reprezintă a doua componentă a programelor de bază şi corespund unor funcţii frecvente precum:  medierea dialogului om-calculator;  operaţii multiple asupra discurilor şi fişierelor;  sortarea fişierelor;  tipărirea rapidă la imprimantă. În practică sunt folosite numeroase utilitare, prezentate în tabelul nr. 1.4. Tabelul nr. 1. 4 Programe utilitare Denumire Descriere Backup Arhivează fişiere de pe hard disc pe bandă magnetică, flash drive sau alte dispozitive de stocare Defragmentare Converteşte fişierele fragmentate (fişierele al căror conţinut nu este salvat continuu pe HD), astfel încât acestea să poată fi încărcate şi manipulate mai rapid Disk/data recovery Permite recuperarea datelor distruse sau şterse Data compression Compresează datele substituind secvenţele de cod utilizate în mod frecvent şi permite creşterea cantităţii de date stocată (identic cu stenodactilografia) File conversion Translatarea unui fişier dintr-un format în altul pentru a putea fi folosit şi de alte aplicaţii decât cele pentru care a fost creat Antivirus Scanează fişierele contra unui software rău-intenţionat Driver Permite adăugarea de noi componente hardware Spam/spyware Monitorizează şi scanează mesajele de e-mail, conţinutul site-urilor Web etc. blockers 32  c) Programele traducătoare (translatoare) fac parte din programele de bază şi au rolul de a converti programele scrise de utilizatori, într-un anumit limbaj de programare (BASIC, C, PASCAL etc.), în formate accesibile calculatorului (cod maşină). Programele traducătoare pot fi:  compilatoare;  interpretoare /interpretere. Numele compilatoarelor sau al interpretoarelor coincide cu numele limbajului de programare. Compilatoarele şi interpretoarele sunt aplicaţii care transformă codul sursă, scris într-un limbaj de programare, în cod maşină. Fiecare aplicaţie este dezvoltată utilizând un limbaj de programare. Codul sursă este programul scris într-un anumit limbaj de programare, iar codul obiect este programul tradus în limbajul maşină şi pe care un echipament hardware este capabil să îl înţeleagă. Prin compilare programul sursă (PS) este tradus mai întâi într-un format obiect relocabil (PO). Acesta este un format intermediar, care, ulterior este completat cu module din biblioteci ale sistemului de operare şi consolidat prin editarea de legături. Ceea ce rezultă este programul în format executabil (PE) (Figura nr. 1.13). Figura nr. 1. 13 Translatarea programelor prin compilare Compilatoarele (Basic, Cobol, Fortran, Pascal, C ) traduc programul sursă o singură dată. În timpul compilării se verifică fiecare linie din codul sursă. După corectarea eventualelor erori se obţine programul executabil/codul maşină care se execută ori de câte ori este necesar, independent de fazele anterioare. Interpretoarele (Basic) sunt programe speciale care traduc secvenţial (citesc, translatează şi execută) comenzile şi instrucţiunile programului sursă la fiecare execuţie a acestuia. Interpretoarele, în comparaţie cu compilatoarele, sunt mai puţin eficiente. 1.2.2.2. Programe de aplicaţii Programele de aplicaţii (software de aplicaţii) sunt specifice rezolvării problemelor formulate de utilizatori şi sunt realizate fie de specialişti în programare, fie de utilizatori. Intră în această categorie programele pentru:  contabilitate, gestiune stocuri, gestiune personal etc.  elaborarea planurilor de investiţii, elaborarea planurilor de marketing etc.  calcule tehnice: rezistenţa materialelor, prelucrări statistice. Tipologia programelor de aplicaţii include suite de birou, aplicaţii economice, aplicaţii personale etc. 33 1.2.2.3. Instrumente software de aplicaţii Instrumentele software specializate apărute odată cu proliferarea microcalculatoarele permit utilizatorilor să-şi rezolve problemele fără a cunoaşte metodele de programare. Intră în această categorie programele din tabelul nr. 1.5. Tabelul nr. 1. 5. Instrumente software de aplicaţii Denumire Descriere Procesoare de texte Microsoft Word, Corel Word, Open Office, Google Word Calcul tabelar Microsoft Excel, OpenOffice Calc, Google Spreadsheet, Simple Spreadsheet Management baze de date OpenOffice Base, Microsoft Access, Borland Paradox, Microsoft SQL, IBM DB2, MySQL Prezentări Apple Keynote, OpenOffice Impress, Microsoft PowerPoint, Harvard Graphics E_mail Mozilla Thunderbird, Apple Mail, Opera, Microsoft Outlook, Outlook Express Web browser Microsoft Internet Explorer, Mozilla Firefox, Opera Presto, Google Chrome Calendar/contact Microsoft Live Messenger, Yahoo, Google Gtalk, Trillian, Pidgin 1.2.3. Evoluţia şi clasificarea calculatoarelor electronice Istoria tehnicii de calcul este foarte veche şi este legată de apariţia numerelor şi a primelor dispozitive de calcul. Clasificarea calculatoarelor electronice are în vedere mai mulţi parametri printre care:  cronologia apariţiei şi dezvoltării;  tipul şi dimensiunea memoriei interne;  tipul şi dimensiunea memoriei externe;  structura unităţii centrale;  viteza de prelucrare;  echipamentele periferice disponibile;  aria de utilizare;  preţul. 1.2.3.1. Generaţii de calculatoare Plecând de la analiza acestor parametri literatura de specialitate prezintă cinci generaţii de calculatoare. Nu există însă o unanimitate privind periodizarea sau încadrarea diferitelor realizări din domeniu în generaţiile delimitate9. Generaţia 1 (1944-1958). Principalele caracteristici ale calculatoarelor din această generaţie sunt următoarele:  circuitele logice erau realizate din tuburi electronice; 9 Vezi Kahn, R.E., A new generation in computing, în I.E.E.E. Spectrum, noiembrie 1983, p.37; Drăgănescu, M., Informatica şi societatea, Editura Politică, Bucureşti, 1987, pp. 183-184; Oprea, D., Airinei, D., Andone, I., Bazele informaticii economice, Editura Univ. „Al.I.Cuza” Iaşi, 1990, pp. 36-40; Nickerson, C., R., Computers. Concepts and Applications for Users, Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 1990, pp. 506-517; O’Brien, Les systemes d’information, De Boeek Universite Montreal, 1995, p.119 34   memoria era de capacitate redusă. Suportul de memorare folosit era tamburul magnetic, fără o distincţie între memoria internă şi memoria externă;  viteza de lucru era relativ scăzută: 50-100 operaţii pe secundă;  programele erau scrise în cod maşină;  perifericele utilizate erau lente. În ţara noastră, calculatoarele din generaţia 1 au apărut ceva mai târziu, respectiv în perioada 1955-1964. Câteva din aceste realizări sunt: CIFA-1 (Calculatorul Institutului de Fizică Atomică) în 1957 şi CIFA-2, CIFA-3, CIFA-4 în perioada 1959-1962, iar CIFA-101, CIFA-102 în perioada 1962-1964; MECIPT-1 (Maşina Electronică de Calcul a Institutului Politehnic Timişoara); MARICA (Maşina Automată cu Relee a Institutului de Calcul al Academiei); DACICC-1 (Dispozitiv Automat de Calcul al Institutului de Calcul Cluj). Generaţia 2 (1959-1964). Această generaţie are următoarele caracteristici:  tranzistorii înlocuiesc tuburile electronice pentru circuitele logice;  memoria sistemelor de calcul se separă în două componente: memoria internă, realizată din inele de ferită şi memoria externă (tamburul magnetic şi apoi benzile magnetice, respectiv, discurile magnetice);  viteză sporită de lucru: mii şi sute de mii de operaţii pe secundă;  fiabilitate sporită, preţuri de comercializare în scădere, raportul preţ/performanţe substanţial îmbunătăţit;  apariţia de noi echipamente periferice şi perfecţionarea celor existente (imprimante rapide);  generalizarea utilizării sistemelor de operare care determină creşterea productivităţii echipamentelor de calcul;  progrese notabile în domeniul programării calculatoarelor prin utilizarea limbajelor de programare de nivel înalt (FORTRAN, COBOL, ALGOL etc.). În ţara noastră, din generaţia a doua s-au realizat calculatoarele: CET-500 şi CET-501 în 1962; MECIPT-2; DACICC-200. Generaţia 3 (1965-1981). Calculatoarele din această generaţie se bazează pe tehnologia circuitelor integrate şi se particularizează prin următoarele caracteristici:  extinderea ariei de utilizare şi delimitarea unor clase distincte de calculatoare (microcalculatoare, minicalculatoare, calculatoare medii/mari, supercalculatoare) orientate spre satisfacerea cerinţelor pe tipuri de beneficiari;  memorii ultrarapide care îmbunătăţesc performanţele memoriei interne şi se apropie de ritmul de lucru al procesorului;  extinderea prelucrărilor conversaţionale şi în timp real;  perfecţionarea limbajelor de programare existente şi apariţia altora noi;  aplicarea principiului microprogramării şi realizarea de firmware, „software prin hardware” (programe speciale încorporate în hardware). Pe plan mondial calculatorul reprezentativ pentru această generaţie este IBM/360. La noi în ţară se încadrează în generaţia 3 calculatoarele electronice din seria Felix (C-256, C-512, C-1024). 35 Generaţia 4 (1981-1989) corespunde calculatoarelor electronice având la bază circuitele integrate pe scară largă (LSI) şi ulterior circuitele integrate pe scară foarte largă (VLSI). Foarte multe din calculatoarele actuale se încadrează în această generaţie. Alte caracteristici ale calculatoarelor electronice din generaţia 4 sunt:  utilizarea memoriilor semiconductoare de tip MOS (Metal Oxide Semiconductor) şi MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) în locul memoriilor cu inele de ferită;  optimizarea sistemelor de operare;  progrese remarcabile în domeniul echipamentelor periferice;  dezvoltarea reţelelor de calculatoare şi extinderea prelucrărilor interactive;  din punct de vedere structural apar calculatoare electronice cu mai multe procesoare, din care unele specializate: comunicaţii, baze de date, prelucrări simbolice etc. Calculatoarele electronice din primele patru generaţii sunt considerate calculatoare cu arhitectură „von Neumann” care se bazează pe prelucrări seriale, pas cu pas, conform instrucţiunilor unui program memorat. Generaţia 5 (după 1990) de calculatoare electronice a fost anunţată, în faza de proiect, încă din 1981, în Japonia. Ca reacţie la proiectul japonez din 1981, în Europa se lansează programele ESPRIT şi ALVEY. Termenul de calculatoare din generaţia 5 a fost creat de japonezi pentru a descrie o nouă generaţie de calculatoare bazate pe principiile inteligenţei artificiale. Aceste calculatoare folosesc:  prelucrările paralele,  noi principii de organizare a memoriei interne,  noi tipuri de operaţiuni microprogramate,  limbaje de programare apropiate de limbajul natural. Din aceste motive ele sunt considerate calculatoare electronice cu arhitectură „non von Neumann” sau „post von Neumann”. Calculatoarele electronice din generaţia 5 realizează trecerea de la prelucrarea electronică a datelor la prelucrarea inteligentă a cunoştinţelor. De aceea noile sisteme de calcul se transformă în sisteme de prelucrare a cunoştinţelor (KIPS – Knowledge Information Processing Systems). 1.2.3.2. Familii de calculatoare În ceea ce priveşte gruparea calculatoarelor electronice, una dintre clasificările des întâlnite delimitează calculatoarele în patru clase/familii/categorii: supercalculatoare, mainframe-uri, minicalculatoare şi microcalculatoare. Diferenţierea pe aceste clase ia în considerare criterii precum: mărimea, viteza de lucru, costul. 1.2.3.2.1. Supercalculatoare Supercalculatoarele sunt cele mai puternice, mai rapide şi mai scumpe calculatoare. Ele integrează mii de procesoare şi sunt, de obicei, utilizate în aplicaţii specializate, care solicită un 36 volum foarte mare de calcule matematice, precum: previziuni meteorologice, cercetări în domeniul energiei nucleare, explorări petroliere, grafică şi animaţie. Primul supercalculator (Cray-1) a fost construit în 1976 de către firma Cray Research, iar succesul acestuia a determinat lansarea de noi serii de astfel de sisteme (1985 – Cray-2, 1988 – Cray Y-MP, 1989 – Cray-3). Conform site-ului Top500, în iunie 2013, cele mai rapide 10 supercalculatoare cu viteze de calcul impresionante erau10: 1. Tianhe-2 (Calea Lactee 2). A fost construit de către Universitatea Naţională pentru Tehnologii Militare din Changsha, Provincia Hunan, China şi este instalat la Centrul Naţional pentru Supercalculatoare din Guangzho. Tianhe-2 este, în momentul de faţă cel mai puternic super-computer din lume. Viteza de calcul pe care o poate atinge teoretic este de 54,9 petaflop/s, dar recordul prezent este de 33,86. 2. Titan. Construit şi instalat la Oak Ridge National Laboratory al Departamentul pentru Energie al S.U.A., Titan are o viteză de 17,6 petaflopi. Era considerat cel mai rapid calculator din lume în noiembrie 2012. 3. Sequoia11. IBM a produs pentru NNSA (National Nuclear Security Administration) un supercalculator care atinge viteze de 17,2 petaflopi şi care se bazează pe modelul IBM Blue Gene/Q system. 4. K Computer. Folosit în Japonia, K a rămas în urma altor supercalculatoare încă din 2011. Are 705.024 nuclee Sparc şi o viteză de 10,5 petaflopi. 5. Mira. Cu o viteză de 8,6 petaflopi, supercalculatorul din S.U.A. a fost finalizat în 2014. 6. Stampede. Cu o viteză de 5,2 petaflopi, calculatorul din Texas utilizează servere Dell PowerEdge şi este disponibil oamenilor de ştiinţă interesaţi în a-i folosi capacitatea de calcul. 7. Juqueen este cel mai rapid supercalculator din Europa. Creat în Germania, atinge viteze de până la 5 petaflopi şi are o foarte bună eficienţă energetică. 8. Vulcan este situat în California şi atinge o viteză de calcul de 4,3 petaflopi. Este disponibil şi pentru oamenii de ştiinţă, care au nevoie de putere de calcul deosebită pentru a-şi finaliza proiectele. 9. SuperMUC. Un alt calculator nemţesc, SuperMUC, atinge o viteză de 2,9 petaflopi datorită celor 147.456 nuclee şi memoriei RAM de 300TB. 10. Tianhe-1A. Considerat cel mai rapid supercalculator din lume în noiembrie 2012, Tianhe-1A atinge o viteză de 2,6 petaflopi, de peste 10 ori mai mică decât Tianhe 2 sau care este situat, în prezent, pe locul 1. Prezentăm alte câteva statistici privind supercalculatoarele:  în 2013 erau 26 de sisteme cu viteze de calcul mai mari de un petaflop/s;  pe 27 iunie 2013 la Dresda, Germania – în cadrul ISC07 a fost prezentată a 29-a ediţie a Top500 supercalculatoare. Cel mai rapid supercalculator din lume este găzduit de Lawrence Livermore National Laboratory, California, SUA. Poate atinge o viteză de 280,6 TeraFlop/s (trilioane operaţii pe secundă) este un BlueGene/L construit de IBM şi are nu mai puţin de 131072 procesoare. A fost dat în folosinţă în 2005 şi de atunci ocupă locul 1 în Top500;  în prezent în China se află instalate 66 supercalculatoare; 10 www.TOP500.org 11 http://www.slashgear.com/ibm-sequoia-supercomputer-grabs-worlds-fastest-crown-18234307/ 37   în ceea ce priveşte utilizarea supercalculatoarelor, China se află pe locul doi, după SUA dar înaintea Japoniei, Marii Britanii, Franţei şi Germaniei;  Intel, principalul producător de procesoare furnizează procesoarele pentru 80,4% dintre supercalculatoarele cuprinse în TOP 500;  puterea de calcul combinată a tuturor supercalculatoarelor cuprinse în TOP 500 a ajuns la 223 petaflop/s, faţă de 162 petaflop/s în urmă cu şase luni şi 123 petaflop/s în urmă cu un an. … astrofizicienii au descoperit că în univers există un al treilea tip de legătură între atomi, care ar putea duce la realizarea unor supercalculatoare cuantice? Noul tip de legătură apare numai în stelele numite „pitice albe”, care sunt ultima formă pe care o ia o stea, după ce îşi consumă combustibilul nuclear. Aceeaşi soartă o va avea şi Soarele nostru, într-un viitor pe care îl sperăm cât mai îndepărtat. „Piticele albe” au câmpul magnetic de 10.000 de ori mai puternic decât pe Pământ. Atomii de hidrogen din aceste stele nu se comportă potrivit legilor cunoscute ale fizicii. Prin urmare, în Univers există un al treilea tip de legături între atomi, în afară de cea ionică şi cea covalentă. Acest tip nu poate fi reconstituit pe Pământ, din cauza câmpului magnetic diferit. Cu toate acestea, descoperirea care va rescrie legile Universului va permite crearea unor calculatoare mult mai performante. Este vorba de calculatoarele cuantice, care vor ţine cont de legile fizicii cuantice şi vor putea realiza calcule complicate mult mai rapid. O noua colaborare dintre Google si NASA are loc în scopul revoluţionării tehnologiei de orice tip. Aşa-numitele calculatoare cuantice sunt de 3600 ori mai eficiente şi mai rapide decât calculatoare actuale comercializate în magazine. Calculatorul este cunoscut sub numele de D-Wave Two şi funcţionează prin aşa-numitul proces de „străpungere cuantică”, proces care permite realizarea calculelor matematice foarte complexe într-o fracţiune de secundă. Calculatoarele obişnuite din zilele noastre le-ar rezolva într-o jumatate de oră.. Spre deosebire de calculatoarele obişnuite care folosesc biţi în orice operaţie procesată, aceste calculatoare ale viitorului folosesc aşa-numiţii qubiţi. Un foarte bun exemplu pentru a înţelege cum rulează şi cum procesează informaţia calculatoarele cuantice (diferit faţă de calculatoarele actuale) este cazul unui GPS. În timp ce un calculator obişnuit calculează un traseu pe o distanţă lungă treptat, porţionat pe fiecare secţiune de drum, un calculator cuantic rezolvă toate operaţiile simultan. Aceste calculatoare folosesc entităţi cuantice care, observate cu atenţie, îşi pot schimba propria stare. În locul biţilor obişnuiti binari care iau valori 1 și 0, dar niciodată cele două valori simultan, cei cuantici reuşesc să ia ambele valori deodată, şi astfel puterea acestor calculatoare creşte de mii de ori. Firma canadiană D-Wave a mai vândut astfel de calculatoare giganţilor Lockheed Martin, producătorul numărul unu al S.U.A. în materie de armament şi Universities Space Research Association. Rămâne de văzut în următorii ani cum vor fi implementate aceste calculatoare cuantice şi ce performanţe şi beneficii vor avea pentru omenire. 1.2.3.2.2. Mainframe-uri Mainframe-ul este un calculator mare, scump, folosit de instituţii guvernamentale şi de companii mari pentru procesarea de date importante. Un mainframe îmbracă diverse forme şi configuraţii, putând suporta de la câteva zeci la mii de terminale on-line. Primii producători de mainframe-uri erau cunoscuţi sub numele de „IBM şi cei 7 pitici”, fiind vorba de: IBM, Burroughs, Control Data, DE, Honywell, NCR, RCA şi Univac. Deşi au fost opinii care considerau apusă epoca mainframe-urilor, un studiu realizat de BMC Software şi publicat recent de Computer Weekly, arată că 93% din directorii IT de pe glob au 38 considerat mainframe-ul ca pe o soluţie robustă, pe termen lung, în cadrul strategiei IT din compania în care ei activează12. Mainframe-urile sunt echipamente hardware folosite în scopuri de procesare de date la scară mare, care necesită nivele ridicate de securitate şi disponibilitate. În vreme ce un mainframe din prima generaţie ocupa suprafeţe între 200 şi 1000 de metri pătraţi, echipamentele de generaţie mai nouă sunt aproximativ de dimensiunile unui frigider mare. Profesionişti IT din Europa, Statele Unite şi Asia-Pacific au declarat că platformele mainframe continuă să joace un rol critic în furnizarea de putere de calcul, într-o epocă în care utilizatorii se aşteaptă să acceseze astfel de capacităţi de calcul oricând, de oriunde, indiferent de volumul de date şi de implicaţiile legate de viteza de calcul. Principalele caracteristici ale mainframe-urilor sunt:  execută mai multe programe concurent (paralel);  suportă de la zeci până la mii de terminale on-line;  prelucrează zilnic milioane de tranzacţii (linii aeriene, bănci internaţionale, burse de valori, statistică, recensăminte, cercetare şi dezvoltare, proiectare, prognoză, planificarea producţiei etc.);  scalabilitate;  stabilitate;  toleranţă la erori;  fiabilitate;  securitate. Primul mainframe a fost realizat de IBM în 1965 şi se numea System/360. Modelul din 2013 este IBM System z1213. Pe lângă sistemele de la IBM, sunt considerate mainframe-uri şi actualele calculatoare de tip:  Fujitsu-Siemens: Nova, compatibil cu IBM System z9;  Groupe Bull: DPS;  Hewlett-Packard: NonStop (provenite iniţial de la firma Tandem);  Hitachi: modele compatibile cu IBM System z9;  Platform Solutions Inc. (PSI): modele compatibile cu IBM System z9;  Unisys: ClearPath. Principala diferenţă între supercalculatoare şi mainframe rezidă în faptul că supercalculatoarele îşi canalizează toată puterea de calcul în executarea câtorva programe cât se poate de rapid, în timp ce un mainframe îşi utilizează puterea pentru a executa mai multe programe concurent (paralel). 1.2.3.2.3. Minicalculatoare Un minicalculator este un calculator de dimensiuni medii, ce funcţionează ca un sistem multiutilizator putând suporta sute de utilizatori. 12 http://www.bmc.com/products/mainview-mainframe-monitoring/mainframe-management.html 13 http://www.technewsworld.com 39 Industria minicalculatoarelor s-a lansat în 1959, odată cu producerea primului sistem comercial PDP-1, de către Digital Equipment Corporation (DEC). Sistemul costa numai 20.000 $, un preţ destul de mic pentru un calculator din vremea aceea. Iniţial minicalculatoarele au fost proiectate ca sisteme specializate în conducerea proceselor industriale (calculatoare de proces) sau în domeniul telecomunicaţiilor. Ulterior au devenit sisteme universale utilizabile în multe domenii de activitate, precum producţia asistată de calculator (CAM – Computer Aided Manufacturing) şi proiectarea asistată de calculator (CAD – Computer Aided Design). Frecvent, ele se regăsesc ca servere în cadrul reţelelor locale sau servere de date în cadrul organizaţiilor. 1.2.3.2.4. Microcalculatoare Microcalculatoarele sunt cele mai răspândite calculatoare electronice. Un microcalculator este un calculator realizat în jurul unui microprocesor, care constituie unitatea centrală de prelucrare. Microprocesorul realizează funcţiunile unităţii de comandă şi control (UCC) şi unităţii aritmetico-logice (UAL). Dacă la microprocesor se adaugă dispozitive de alimentare cu energie electrică, circuite de memorie şi circuite de interfaţă pentru echipamente periferice obţinem ceea ce numim un microcalculator (figurile nr. 1.14 şi 1.15). Figura nr. 1. 14. Schema de principiu a unui microcalculator Figura nr. 1. 15. Microcalculator – configuraţia standard Microcalculatoarele personale (PC–urile) au fost create pentru a fi folosite de o singură persoană la un moment dat ca instrument de creştere a productivităţii, dar şi pentru creativitate şi comunicare. Tendinţa de a utiliza calculatoarele în afara biroului a favorizat extinderea ariei lor 40 de cuprindere spre laptop-uri, notebook-uri, palmtop-uri şi tablete, fiind posibilă accesarea uşoară a bazelor de date ale întreprinderii în afara perimetrului acesteia. Laptop-urile (figura nr. 1.16) au apărut în 1982, ca produs al GRiD Systems. Perfecţionările au urmărit ca direcţii: reducerea greutăţii, îmbunătățirea tehnologiei de afişare (ecranul), creşterea duratei de viaţă a bateriei, amplificarea performanţelor sub aspectul puterii de calcul (procesor, RAM, hard-disc, unităţi de disc flexibil şi optic). Topul actual al producătorilor include: Toshiba, Compaq, Acer, DEC, IBM , NEC, Fujitsu-Siemens, Sony, Hewlett-Packard. Figura nr. 1. 16. Laptop Notebook-urile apar în 1988, fiind realizate de firma NEC. Aveau greutatea redusă la jumătate faţă de un laptop, astfel încât puteau să încapă într-o servietă. Producătorii sunt aceiaşi ca pentru laptop-uri. Palmtop-urile au numai 0,5 kg sau chiar mai puţin şi pot fi ţinute în palmă, având un ecran cu mai multe linii de afişare. Se utilizează în magazine sau depozite pentru memorarea stocurilor sau a vânzărilor, datele respective fiind transmise la centrul de prelucrare prin intermediul unei linii telefonice. Producători: Hewlett-Packard, 3Com, NEC, Sony, Telxon, Intermec. PDA (Personal Digital Assistant) este un palmtop specializat în stocarea numerelor de telefon, a programelor de întâlniri de lucru şi a altor informaţii personale. Unele PDA-uri pot reconoaşte scrisul de mână, pot avea fax, modem şi capacitaţi de comunicare Internet. În categoria portabilelor intră şi:  tabletele (tablet computers), care reduc decalajul dintre un telefon inteligent şi un notebook/netbook PC,  telefoanele inteligente (smart phones), care combină funcţiile mai multor dispozitive: telefon, aparat de fotografiat, PDA, video player etc. Aceste ultime exemple sunt cele mai dinamice ca evoluţie, noile modele care apar fiind tot mai performante şi oferind utilizatorilor o gamă din ce în ce mai diversificată de opţiuni şi facilităţi. Microprocesoare şi microcalculatoare Circuitul integrat (CI/chip/cip), este un dispozitiv electronic alcătuit din mai multe componente electrice şi electronice interconectate, pasive şi active, situate pe o plăcuţă de material semiconductor (de 41 exemplu, din siliciu), dispozitiv care în cele mai multe cazuri este închis într-o capsulă etanşă prevăzută cu elemente de conexiune electrică spre exterior, numite terminale sau pini („picioruşe”). După numărul componentelor dispuse pe o plăcuţă, se disting următoarele clase: Tipul circuitului integrat Nr. componente SSI (Small Scale Integration) Până la 100 MSI (Medium Scale Integration) 100 – 3000 LSI (Large Scale Integration) 3000 – 100000 VLSI (Very Large Scale Integration) 100 000 – 1 000 000 ULSI (Ultra Large Scale Integration) peste 1.000.000 Performanţele microprocesoarelor sunt determinate de trei parametri: lungimea cuvântului, mărimea magistralei, viteza de tact. Lungimea cuvântului reprezintă numărul de biţi pe care procesorul îi poate trata simultan. De exemplu, un procesor cu lungimea cuvântului de 8 biţi trebuie să facă adunarea a două numere de 64 de biţi prin 8 adunări succesive, pe fiecare din segmentele de 8 biţi. Un procesor cu lungimea cuvântului de 32 de biţi poate face aceeaşi adunare în două trepte iar unul de 64 de biţi într-o singură treaptă. Primele microprocesoare aveau lungimea cuvântului de 4 biţi (INTEL 4004), ulterior au apărut microprocesoarele pe 8 biţi, 16 biţi, 32 biţi şi 64 biţi (Intel 8080, 80286, 80386, 80486, Pentium etc.). Mărimea magistralei determină numărul de biţi ce pot fi transportaţi simultan. Microcalculatoarele utilizează de regulă magistralele de 8 respectiv 16 sau 32 biţi. Viteza de tact reprezintă rata la care se execută operaţiile elementare controlate de orologiu. Dacă la primele microprocesoare era de 1-2 MHz, la ultimele microprocesoare a ajuns de ordinul GigaHz. Principalii producători de microprocesoare sunt Intel, Amd şi Cyrix. Intel este liderul incontestabil al pieţei. Primul microprocesor a fost realizat în 1971. În 1973, în Franţa s-a realizat primul microcalculator, MICRAL, construit cu microprocesorul INTEL 8008. Firma MITS lansează în 1975 primul microcalculator de pe piaţa americană – ALTAIR 8800 – impropriu numit microcalculator, deoarece se prezenta sub forma unui pachet de componente (kit), pe care utilizatorul trebuia să le asambleze. Costul era de 439$ şi s-au vândut 2000 de kituri în 1975. În SUA, Steve Jobs şi Stephen Wozniak au construit primul calculator personal, Apple I. Ei înfiinţează firma Apple Computer şi impun pe piaţă, în 1977, un nou model Apple II, care a avut un succes deosebit. Apple II avea unitate centrală Motorola 6502, 4 KB RAM, unitate de disc flexibil de 5.25”, tastatură, monitor cu afişare color, interpretor BASIC şi costa 1300$. Se marchează astfel era microinformaticii. Următorul model – Apple III – este fără succes comercial deosebit. De abia în 1984 firma produce modelul Macintosh proiectat ca un calculator cu putere mare de calcul, confortabil în operare, fiabil. A fost primul calculator cu interfaţă grafică. Modelul Mac 128 se deosebea de toate celelalte 42 microcalculatoare printr-un mediu de programare „Finder” orientat pe utilizarea şoricelului (mouse), a pictogramelor (icons) şi a meniurilor derulante (Pull-Down Menu). În ultimii ani, Apple Computers a înregistrat reduceri coniderabile ale cifrei de afaceri; poate de aceea s-a orientat către indutria multimedia, unde deţine o poziţie foarte puternică. În 1981 IBM, „big blue” construieşte primul calculator personal IBM PC ce devine, în scurt timp, un standard în lumea calculatoarelor personale. La aceasta a contribuit şi faptul că firma a publicat şi specificaţiile tehnice ale sistemului, multe firme începând să producă sisteme compatibile IBM PC. Această compatibilitate se va extinde şi la sistemul de operare sau programele de aplicaţii. Răspândirea considerabilă a microcalculatoarelor, în special a celor compatibile IBM PC, a însemnat abandonarea politicii de subordonare a utilizatorului faţă de specialist. Firme precum Compaq, Toshiba, Hewlett Packard, DEC, DELL ş.a. au realizat microcalculatoare după aceleaşi principii şi care folosesc acelaşi software. Calculatoarele compatibile IBM, numite şi clone au reuşit să cucerească piaţa prin trei argumente: 1) performanţe identice, 2) aceeaşi calitate şi 3) preţ cu cel puţin 15% mai mic. În România s-a realizat, în 1976, primul microcalculator bazat pe microprocesorul INTEL 8080 modelul PC 80, devenit ulterior Felix M18. Ulterior familia Felix s-a extins cu modelele M 18B, M 118, M 216 etc. Alte microcalculatoarele personale realizate în România: HC 85 (Home Computer 85), aMIC, PRAE, TIM S etc. Din categoria microcalculatoarelor profesionale, seria a continuat cu TPD (Terminal Pregătire Date), CUB Z (Calculator Universal de Birou cu microprocesor Z 80), Felix PC etc. 1.2.3.3. Repere ale apariţiei şi evoluţiei sistemelor electronice de calcul Dezvoltarea tehnicii de calcul a fost determinată în primul rând, de factori economici. Principalele repere cronologice ale apariţiei şi evoluţiei sistemelor de calcul sunt prezentate în tabelul nr. 1.6. Tabelul nr. 1. 6. Repere în evoluţia sistemelor electronice de calcul Perioada Denumire Caracteristici 1623-1624, Wilhelm Shickart, Prima maşină de Efectua automat adunări şi scăderi, respectiv înmulţiri şi Universitatea din calculat împărţiri. Tubingen 1642-1644, Blaise A doua maşină de Efectua automat adunări şi scăderi pe principiul roţilor Pascal (la 19 ani) calculat dinţate. 1671, Gottfried A treia maşină de Executa automat toate cele patru operaţiuni aritmetice. Wilhelm Leibnitz calculat 1822, Charles Este un calculator automatic, mecanic, proiectat pentru Babbage de la tabelarea funcţiilor polinomiale. Atât funcţiile logaritmice Universitatea din Maşina diferenţială cât şi cele trigonometrice pot fi aproximate cu polinoame, Cambridge (Marea deci o maşină diferenţială poate calcula mai multe seturi Britanie) de numere utile. 1833, Charles Are ca trăsături memoria (peste 1000 de numere a câte Babbage. Primul ei Maşina analitică 50 de cifre fiecare), dispozitivele de intrare şi ieşire, programator şi ciudăţenia lui dispozitivul de calcul, dispozitivul de comandă etc. primul din istorie este Babbage Performanţa consta într-o adunare de numere de 50 de matematicianul Ada cifre într-o secundă şi înmulţirea lor într-un minut. Augusta, contesă de 43 Perioada Denumire Caracteristici Lovelace, fiica poetului Byron 1889, inventatorul Prima maşină În 1890, era folosită la prelucrarea datelor la american Herman electromagnetică cu recensământul populaţiei. Hollerith cartele perforate O maşină de calcul Bazată pe principii noi, cu posibilităţi de programare. 1922, Frederik Bull electromagnetică cu Folosea senzorul electric. cartele perforate Calculatorul (terminat în 1931) era menit să rezolve 1925, Vannevar Bush Calculator analogic ecuaţii diferenţiale. S-au produs 7 sau 8 exemplare. Calculator 1934, inginerul Componentele sunt asemănătoare calculatoarelor electromecanic cu german Konrad Zuse electronice actuale. comandă program O clasă a maşinilor de calcul utilizate ca instrumente pentru studiul puterii proceselor algoritmice. De Conceptul „maşina 1936, A. M. Turing remarcat că Turing a „inventat” aceste maşini înainte ca Turing” tehnologia să permită producerea lor efectivă, ele fiind nişte dispozitive mai degrabă conceptuale decât practice. 1944, grup de Calculatorul cercetători condus de Proiectarea acestui „calculator secvenţial automat” a fost electromecanic Horward Aiken şi inspirată de maşina analitică a lui Charles Babbage.