Programarea și Utilizarea Calculatorului

1. STRUCTURA ŞI FUNCŢIONAREA UNUI

SISTEM DE CALCUL

Calculatorul este o maşină care prelucrează informaţiile automat. Pentru aceasta trebuie să i se furnizeze datele pe care trebuie să le prelucreze (datele de intrare) şi o listă de instrucţiuni (programul), care să îi indice cum să prelucreze aceste date. Dacă pentru a ajunge la un rezultat trebuie sa execute mai multe operaţii, el le va efectua pe rând. Operaţiile şi ordinea acestora îi sunt specificate calculatorului prin intermediul programului. Calculatorul va furniza utilizatorului rezultatele obţinute în urma prelucrării (date de ieşire). În timpul prelucrării pot să apară şi date intermediare.

Pentru a putea realiza aceste operaţii, calculatorul este alcătuit din două componente:

- Echipamentele fizice (partea materială) - HARDWARE

- Programele şi datele (partea logică) - SOFTWARE

A HARDWARE-UL. reprezintă echipamentele fizice din care este alcătuit un sistem de calcul, în care circuitele electronice prelucrează automat informaţiile şi asigură comunicarea între utilizator şi sistem.

Von Newmann a stabilit că hardware-ul trebuie să asigure următoarele funcţii:

1. funcţia de memorare;

2. funcţia de comandă şi control;

3. funcţia de prelucrare;

4. funcţia de intrare-ieşire.

1. Funcţia de memorare asigură memorarea datelor şi a programelor şi are ca suport memoria internă şi memoria externă. În memoria internă sunt stocate programele şi datele care sunt în lucru la un moment dat. În memoria externă sunt stocate toate programele şi datele de care poate avea nevoie, în diferite situaţii, sistemul de calcul.

2. Funcţia de comandă şi control asigură:

- extragerea instrucţiunilor din memoria internă;

- analiza instrucţiunilor;

- comanda de executare a unei operaţii;

- extragerea datelor de intrare din memoria internă;

- aranjarea datelor de ieşire în memoria internă.

Funcţia este realizată de Unitatea de Comandă şi Control.

3. Funcţia de prelucrare asigură efectuarea operaţiilor aritmetice (adunare, scădere, înmulţire şi împărţire) şi logice (AND, IF, NOT). Funcţia este realizată de Unitatea Aritmetică Logică.

4. Funcţia de intrare-ieşire asigură introducerea datelor şi a programelor în memoria internă şi furnizarea rezultatelor.

Exemplu: Calculul valorii expresiei e = (a+b) - c

Rezultă că un calculator este format din mai multe blocuri funcţionale.

ARHITECTURA unui calculator defineşte un set de reguli prin care subansamblele hardware sunt conectate fizic, fără să se ţină cont de amplasarea lor. Subansamblele sunt definite după funcţia asigurată:

- unitatea de comandă şi control;

- unitatea aritmetică-logică;

- unitatea de memorie internă;

- unitatea de memorie externă;

- unităţile de intrare-ieşire.

1. UNITATEA CENTRALĂ DE PRELUCRARE (Central Processing Unit – CPU) sau PROCESORUL, este creierul calculatorului care coordonează şi controlează întreaga lui activitate.

Procesorul interpretează programele, identifică instrucţiunile din program, decodifică o instrucţiune, recunoaşte codurile operaţiilor, activează circuitele electronice corespunzătore şi execută operaţii aritmetice şi logice.

Astăzi, UCP-ul se bazează pe un singur circuit integrat, numit microprocesor.

Circuitul integrat este o capsulă în interiorul căreia se găsesc sute de mii de circuite electronice. Acesta se mai numeşte şi cip (chip) şi se montează pe placa calculatorului.

Microprocesorul este format din circuite electronice cu ajutorul cărora el poate interpreta şi executa instrucţiunile. Instrucţiunile reprezintă codificarea comenzilor de operaţii pe care trebuie să le execute calculatorul. Deoarece calculatorul este o maşină cu două stări, aceste instrucţiuni vor fi şiruri de cifre binare, iar codul folosit se numeşte cod maşină. Setul de instrucţiuni pe care microprocesorul îl înţelege şi îl execută se numeşte limbaj maşină.

Pentru executarea operaţiilor, unitatea aritmetică-logică dispune de o memorie proprie, de dimensiuni reduse, organizată sub formă de registre. Atunci când procesorul execută o instrucţiune, din memoria internă sunt aduse în registre operaţiile pe care trebuie să le execute UAL.