Microprocesoare

1.1. CALCULATORUL, UN SISTEM AUTOMAT DE PRELUCRARE A

DATELOR

Calculatorul (mai precis, calculatorul numeric programabil) = sistem electronic (ansamblu de

dispozitive si circuite diverse) complex, care preia (citeste) datele initiale ale unei probleme, pe

baza unui program efectueaza diverse operatii (prelucrari) asupra acestora si furnizeaza (scrie,

afiseaza) rezultatele obtinute (figura 1.1.).

Principalele avantaje ale utilizarii calculatorului:

q viteza mare de efectuare a operatiilor;

q capacitatea extinsa de prelucrare si memorare (inregistrare) a informatiei.

Sistem de calcul = hardware + software.

q Hardware-ul = totalitatea echipamentelor si dispozitivelor fizice;

q Software-ul = totalitatea programelor care ajuta utilizatorul in rezolvarea problemelor sale

(figura 1.2.).

Software-ul are doua componente principale:

q Sistemul de operare (de exploatare) - coordoneaza intreaga activitate a echipamentului de

calcul, ” este activat„ la pornirea calculatorului si asigura:

ü Gestiunea echitabila si eficienta a resurselor din cadrul sistemului de calcul;

ü Realizarea interfetei cu utilizatorul;

ü Furnizarea suportului pentru dezvoltarea si executia aplicatiilor.

Exemple de sisteme de operare: RSX11, CP/M, MS-DOS, LINUX, WINDOWS NT, UNIX.

q Sistemul de aplicatii (de programe): medii de programare, editoare de texte, compilatoare,

programe aplicative din diverse domenii (economic, stiintific, divertisment, etc.).

Date de intrare

(datele initiale ale

problemei)

Date de iesire

(rezultatele obtinute) PROGRAM (sir de actiuni , prelucrari, algoritm)

Figura 1.1. Calculatorul - sistem automat de prelucrare a datelor

Figura 1.2. Sistemul de calcul - sistem hardware-software

HARDWARE

SISTEM OPERARE

UTILIZATOR

SOFTWARE

SOFTWARE DE

APLICATIE

CAP. 1 NOTIUNI INTRODUCTIVE - Calculatorul, un sistem automat de prelucrare a datelor

1.1.1. UNITATILE FUNCTIONALE ALE UNUI SISTEM DE CALCUL

Componentele unui sistem de calcul pot fi grupate in unitati cu functii complexe, bine precizate,

numite unitati functionale (figura 1.3.).

Precizari:

Intr-un calculator, toata informatia (numere, cuvinte, texte, desene, imagini, sunete, etc.) este

reprezentata sub forma numerica. Programele - codificate tot sub forma numerica.

Citire - operatia de introducere (de intrare) de la tastatura a datelor initiale ale unei probleme.

Scriere - operatia de afisare (de iesire) a rezultatelor obtinute.

La rezolvarea unei probleme, informatia de intrare (furnizata calculatorului de catre utilizator) va

consta din datele initiale ale problemei de rezolvat si dintr-un program (numit program sursa). In

programul sursa utilizatorul implementeaza (traduce) intr-un limbaj de programare un algoritm

(actiunile executate asupra datelor de intrare pentru a obtine rezultatele). Informatia de intrare,

aflata initial intr-o forma externa, accesibila omului (numere, text, grafica), va fi transformata de

catre calculator - in vederea memorarii si prelucrarii - intr-o forma interna, binara.

Unitatea de intrare (functia de citire) conversteste informatia din format extern in cel intern.

Exemple: tastatura, mouse-ul, joystick-ul, scanner-ul.

Unitatea de iesire (functia de scriere) converteste din formatul intern in cel extern. Exemple:

monitorul, imprimanta, plotter-ul, etc.

Informatia este inregistrata in memorie.

Memoria interna (RAM - Random Acces Memory) = succesiune de octeti (octet, byte, locatie de

memorie). Octet = grup de 8 biti. Bit-ul (binary unit) = unitatea elementara de informatie(valorile:

0 sau 1). Numarul de ordine al unui octet in memorie se poate specifica printr-un cod, numit adresa.

Capacitatea unei memorii = numarul de locatii continute (multiplii de 1024 (210 )).

Caracteristici: capacitate redusa, acces extrem de rapid la informatie, datele au caracter temporar.

Unitatea centrala prelucreaza datele din memoria interna (extrage din memoria interna, secvential,

instructiunile programului, le decodifica si le executa, efectueaza operatii aritmetice si logice asupra

datelor) si coordoneaza activitatea componentelor fizice ale sistemului de calcul. Inglobeaza:

q Microprocesorul - circuit integrat complex cu urmatoarele componente de baza:

ü Unitatea de executie (realizeaza operatii logice si aritmetice);

ü Unitatea de interfata a magistralei (transfera datele la/de la microprocesor).

q Coprocesorul matematic # realizarea cu viteza sporita a operatiilor cu numere reale.

Memoria externa - unitatile de discuri (discuri dure-hard disk, discuri flexibile-floppy disk,

discuri de pe care informatia poate fi doar citita-CDROM, DVDROM, etc) sau benzi magnetice.

Caracteristici: capacitate mare, informatia inregistrata are caracter permanent, timp marit de acces.

Unitate de intrare (flux de

intrare - istream in C++) Memorie interna Unitate de iesire (flux de

iesire - ostream in C++)

Unitate centrala

Memorie externa

Figura 1.3. Unitatile functionale ale unui sistem de calcul

CAP. 1 NOTIUNI INTRODUCTIVE - Calculatorul, un sistem automat de prelucrare a datelor

1.1.2. DATE, ALGORITMI SI PROGRAME

Datele = reprezentari simbolice (numere, cuvinte, texte, imagini, sunete), fara semnificatie.

Cind sunt interpretate de catre un anumit sistem de prelucrare, datele devin informatie.

Algoritmul - concept fundamental al informaticii - set de pasi care defineste modul in care poate fi

indeplinita o sarcina. Reprezentare - prin limbaje artificiale (pseudocod sau schema logica).

Reprezentarea algoritmilor destinati calculatoarelor - prin programe (scrise in limbaje de

programare - limbaje artificiale, riguros formalizate). Programul = ansamblu de instructiuni,

executate de catre calculator: Program = Date + Algoritm.

Orice echipament de calcul este o masina algoritmica. In realitate, programatorul nu scrie

programul pentru calculatorul real, ci pentru un calculator abstract. In general, un calculator

abstract are un set de instructiuni, un set de registri si un model de memorie.