Sisteme de Calcul

1.Structura unui sistem de calcul

Microprocesoarele, dar mai ales microarhitecturile de prelucrare a informatiei (procesoarele,

controlere sau chiar calculatoare sau multiprocesoare integrate pe un cip), au determinat o adevărata

revolutie în industria calculatoarelor, atât prin performantele deosebite obtinute printr-o proiectare

optimizată, dedicată uneori, cât si prin preturile de vânzare tot mai scăzute, evident la aceeasi putere de

calcul. De exemplu, un microprocesor din generatia zilelor noastre depăseste performantele unui

supercalculator de acum 5 ani, iar pretul este de sute de ori mai mic. Cercetătorii sustin că peste 65% din

această crestere se datorează îmbunătătirilor realizate la nivel architectural, restul fiind de natură

tehnologică.

O măsură a complexitătii sistemelor numerice este numărul de transistoare folosite în circuitele

integrate din sistem. Gordon Moore, unul din colaboratorii lui Noyce si cofondator al firmei INTEL, a

observat după primii 5 - 6 ani de dezvoltare a tehnologiei circuitelor integrate că numărul de tranzistoare

integrate într-un singur cip se dublează la fiecare 18 luni. Această regulă a fost strict respectată în ultimii 30

de ani, fiind cunoscută ca legea lui Moore. Figura de mai jos reprezintă evolutia numărului de tranzistoare

pe cip, începând cu anul aparitiei primului circuit integrat si până la aparitia procesorului Pentium 4 (circa

42 milioane de tranzistoare). Celelalte puncte de pe grafic marchează alte momente importante când au

apărut diverse microprocesoare din familia Intel - x86: 286, 386, Pentium II, Pentium III sau Pentrum 4. Se

poate estima că în mai putin de 10 ani se va depăsi probabil numărul de 1 miliard de tranzistoare pe cip.

Numărul de tranzistoare pe cip se dublează la aproximativ 18 luni

Din punct de vedere al pietei de vânzări a calculatoarelor, se disting trei tipuri de calculatoare.

Calculatoarele personale (desktop-uri) sunt cele mai populare si au utilizare generală, fiind

destinate utilizatorilor (obisnuiti) din toate categoriile profesionale. Poate costa de la câteva sute de Euro

până la cca. 10.000 Euro (pentru configuratii hard-soft mai sofisticate de tip statii de lucru - workstations).

Piata de PC-uri (Personal Computers) impune găsirea unor compromisuri suboptimale performantă – cost.

Productia anuală este de ordinul sutelor de mii de desktop-uri.

Serverele sunt destinate sa ofere servicii tot mai sofisticate de retea, inclusiv ca noduri de Internet,

în locul mainframe-urilor de acum un deceniu si mai bine. Caracteristicile lor cele mai importante se

focalizează pe fiabilitate, disponibilitate, scalabilitate si viteza de procesare. Aceste servere costă între

10.000 Euro si 10.000.000 Euro (supercalculatoare) si absorb zeci de milioane de microprocesoare pe an.

Sistemele dedicate (Embedded Systems) au dezvoltarea cea mai dinamică, estimarea productiei la

nivelul anului 2004 fiind de cca. 500 milioane de astfel de sisteme pe an. Aplicatiile sunt diverse (aparate

foto digitale si camere video, aparatura electrocasnică, telefoane mobile, imprimante, comenzi auto, jocuri

electronice etc.), iar costuri variază între 10 Euro si 10.000 Euro. Multe dintre aceste sisteme au programele

scrise de producator, având un grad de programabilitate relativ redus, iar memoria de lucru are capacităti

relativ reduse (în crestere continuă în ultimii ani).

Schema bloc a unui microsistem: (Microprocesor, amplificatoare de magistrale, magistrale de adrese,

date comenzi si stari, module memorie ROM si RAM, porturi I/O lente, porturi I/O

rapide – interfete DMA, program incarcator - POST, programe BIOS)