Arhitectura calculatoarelor și structuri de date

Capitolul I – CONFIGURATIA UNUI CALCULATOR

1. Introducere

În prezent, informatica îşi găseşte aplicaţii în toate domeniile vieţii. Prezenţa ei este puternic amplificată de impactul pe care îl are Internetul. Reţeaua la nivel mondial a revoluţionat comunicarea dintre companii, logistica, mass media, dar şi viaţa privată a fiecarui individ. Mai puţin vizibil, dar totuşi omniprezent, informatica şi-a câştigat un loc stabil până şi în aparatele casnice, ca de exemplu video recorder-ul sau maşina de spălat, în care sunt inglobate aşa-numitele embedded Systems (sisteme îmbarcate), care asigură acestor aparate un comportament mai mult sau mai puţin "inteligent".

Computerele pot administra, proteja, transmite şi prelucra o mare cantitate de date într-un timp scurt. Pentru efectuarea unor astfel de operaţii este necesară o interacţiune complexă între sistemele de hardware şi de software, care reprezintă domeniile fundamentale de cercetare în Informatică. Marele avantaj al sistemelor computaţionale constă în capacitate lor de a prelucra în mod schematic cantităţi enorme de informaţii la o viteză foarte mare. S-a încercat şi implementarea capacităţilor preceptive ale omului în sistemele informatice, însă până în prezent cu un succes foarte limitat. Un exemplu în această direcţie îl constituie sistemele de recunoaştere a chipului uman, sau/şi de luare a deciziior atunci când nu se dispune de toate datele necesare. Astfel de procese sunt studiate de o ramură specializată a informaticii, inteligenţa artificială. Astfel, în anumite discipline restrânse pot fi obţinute deja rezultate remarcabile. Totuşi nu se poate încă vorbi despre o modelizare a inteligenţei umane.

2. Ce este un Calculator ?

Un computer, numit şi calculator, calculator electronic sau ordinator, este o maşină de prelucrat date şi informaţii conform unei liste de instrucţiuni numită program. Calculatoarele care sînt programabile liber şi pot, cel puţin în principiu, prelucra orice fel de date/informaţii se numesc. Ştiinţa prelucrării informaţiilor cu ajutorul computerelor se numeşte informatică. Computerele actuale nu sînt doar maşini de prelucrat informaţii, ci şi dispozitive care facilitează comunicarea respectivelor informaţii între doi sau mai mulţi utilizatori, de exemplu sub formă de numere, text, imagini, sunet sau video.

Funcţionarea unui PC este de tip algoritmic, respectiv se bazează pe cunoaşterea exactă a stării curente şi a operaţiei curente de executat, operaţie care odată realizată determină o nouă stare şi o nouă operaţie de executat. Practic, la un moment dat, în registrele microprocesorului se află valori bine determinate (starea sa curentă). În registrul IP se află adresa următoarei instrucţiuni de realizat pe care microprocesorul o execută, iar apoi registrul IP va creşte cu o unitate, trecându-se la instrucţiunea următoare. Execuţia continuă în acest mod până întâlneşte instrucţiunea prin care se trece la următoarea etapă de lucru şi aşa mai departe. Pe parcursul executării unor astfel de instrucţiuni microprocesorul poate „depune” conţinutul unui registru într-o locaţie de memorie sau poate citi valoarea unei locaţii de memorie şi o poate depune în unul din registrele sale pentru a fi prelucrată.

3. Componente

A) Placa de Baza

Setul de cipuri (Chipsetul)

-North bridge se refera la principalul circuit de control al magistralei cum ar fi memoria cache si memoria principala.

-Northbridge poate avea mai mult de un singur cip.

-South bridge caracterizeaza controlerele periferice, ca EIDE sau porturi seriale.

Componentele Chipsetului:

• Controlere de system.

• Controlere pentru periferice.

• Controlere de memorie.

Functiile Principale:

• controller de memorie;

• controller EIDE/SCSI;

• PCI bridge;

• ceas in timp real (RTC);

• controller de acces direct la memorie (DMA);

• controller pentru portul de transfer prin infrarosii (irDA);

• controller pentru tastatura;

• controller pentru portul de mouse PS/2;

• controller pentru memoria tampon (secundara).

Magistrale

Caracteristici :

• numarul de biti transmisi simultan;

• mediul fizic ce asigura transmisia ( electric, radio, luminos etc.);

• viteza de transmisie a datelor, determinate in principal de frecventa de lucru, timpul constructiv etc.)

Tipuri de Magistrale :

• ISA ( Industry Standard Arhitecture) 16 biti.

• EISA ( Extended Industry Standard Arhitecture ) 32 biti permite accesul la 4 GB de memorie interna, iar rata transferului este de 33 MB/s.

• MCA ( Micro Channel Arhitecture ) 32 biti, posibilitatea de a conecta pana la 16 periferice simultan, 160 Mocteti/s.

• VESA ( Video Electronics Standard Association ) 32 si 64 biti, 33 MHz

• PCI ( Peripheral Component Interconect ) 1993, la concurenta cu norma VESA. 32 biti, 33 MHz, 132 MB/s. Magistrala PCI este total independenta de processor si dispune de propia memorie tampon si poate fi combinata cu o alta arhitectura de magistrala, cum ar fi ISA EISA.

• USB ( Universal Serial Bus ) permite utilizarea a 127 de periferice conectate la un singur canal. 1,5 – 12 Mbiti/s cablu torsadat, inlocuieste toate tipurile de porturi de conectare paralele si seriale cu o combinatie standardizata de conector si port.

• FireWire

a) denumit si IEE 1394 si i.LINK

b) largime de banda de 30 de ori mai mare decat USB

c) conectate impreuna pana la 63 de dispozitive FireWire.

• Interfata paralela – transferul simultan a 8 biti de date catre periferic.

• Interfata Seriala- pe langa modul de transfer, se mai practica modul serial unde pachetele de date se trimit pe rand ( in serie ).

• AGP ( Accelerated Graphics Port) este un port, o conexiune punct la punct doar intre adaptorul video si procesorul sistemului.

-AGP este o intefata de 64 care poate functiona la 66 MHz.

• PCI Express

a) bus serial bidirectional, care transfera informatiile dintr-o parte in alta sub forma de pachete, aproape la fel cu o conexiune Ethernet.

b) x1, x2, x4, x8, x12 si x16

c) 1x, 250 Mb/s

d) Varinata 16x – 164 de pini 4 GB/s.