Structura și funcționarea unui PC

Calculatorul este o masina care prelucreaza informatiile automat. Pentru aceasta trebuie sa i se furnizeze datele pe care trebuie sa le prelucreze (datele de intrare) si o lista de instructiuni (programul), care sa îi indice cum sa prelucreze aceste date. Daca pentru a ajunge la un rezultat trebuie sa execute mai multe operatii, el le va efectua pe rând. Operatiile si ordinea acestora îi sunt specificate calculatorului prin intermediul programului. Calculatorul va furniza utilizatorului rezultatele obtinute în urma prelucrarii (date de iesire). În timpul prelucrarii pot sa apara si date intermediare.

Pentru a putea realiza aceste operatii, calculatorul este alcatuit din doua componente:

Echipamentele fizice (partea materiala) - HARDWARE

Programele si datele (partea logica) - SOFTWARE

A .HARDWARE-UL. reprezinta echipamentele fizice din care este alcatuit un sistem de calcul, în care circuitele electronice prelucreaza automat informatiile si asigura comunicarea între utilizator si sistem.

Von Newmann a stabilit ca hardware-ul trebuie sa asigure urmatoarele functii:

1. functia de memorare;

2. functia de comanda si control;

3. functia de prelucrare;

4. functia de intrare-iesire.

1. Functia de memorare asigura memorarea datelor si a programelor si are ca suport memoria interna si memoria externa. În memoria interna sunt stocate programele si datele care sunt în lucru la un moment dat. În memoria externa sunt stocate toate programele si datele de care poate avea nevoie, în diferite situatii, sistemul de calcul.

2. Functia de comanda si control asigura:

extragerea instructiunilor din memoria interna;

analiza instructiunilor;

comanda de executare a unei operatii;

extragerea datelor de intrare din memoria interna;

aranjarea datelor de iesire în memoria interna.

Functia este realizata de Unitatea de Comanda si Control.

3. Functia de prelucrare asigura efectuarea operatiilor aritmetice (adunare, scadere, înmultire si împartire) si logice (AND, IF, NOT). Functia este realizata de Unitatea Aritmetica Logica.

4. Functia de intrare-iesire asigura introducerea datelor si a programelor în memoria interna si furnizarea rezultatelor.

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

Rezulta ca un calculator este format din mai multe blocuri functionale.

ARHITECTURA unui calculator defineste un set de reguli prin care subansamblele hardware sunt conectate fizic, fara sa se tina cont de amplasarea lor. Subansamblele sunt definite dupa functia asigurata:

unitatea de comanda si control;

unitatea aritmetica-logica;

unitatea de memorie interna;

unitatea de memorie externa;

unitatile de intrare-iesire.

1. UNITATEA CENTRALA DE PRELUCRARE (Central Processing Unit – CPU) sau PROCESORUL, este creierul calculatorului care coordoneaza si controleaza întreaga lui activitate.

Procesorul interpreteaza programele, identifica instructiunile din program, decodifica o instructiune, recunoaste codurile operatiilor, activeaza circuitele electronice corespunzatore si executa operatii aritmetice si logice.

Astazi, UCP-ul se bazeaza pe un singur circuit integrat, numit microprocesor.

Circuitul integrat este o capsula în interiorul careia se gasesc sute de mii de circuite electronice. Acesta se mai numeste si cip (chip) si se monteaza pe placa calculatorului.

Microprocesorul este format din circuite electronice cu ajutorul carora el poate interpreta si executa instructiunile. Instructiunile reprezinta codificarea comenzilor de operatii pe care trebuie sa le execute calculatorul. Deoarece calculatorul este o masina cu doua stari, aceste instructiuni vor fi siruri de cifre binare, iar codul folosit se numeste cod masina. Setul de instructiuni pe care microprocesorul îl întelege si îl executa se numeste limbaj masina.

Pentru executarea operatiilor, unitatea aritmetica-logica dispune de o memorie proprie, de dimensiuni reduse, organizata sub forma de registre. Atunci când procesorul executa o instructiune, din memoria interna sunt aduse în registre operatiile pe care trebuie sa le execute UAL.

Microprocesorul poate executa urmatoarele operatii:

cele patru operatii aritmetice de baza: adunarea, scaderea, înmultirea si împartirea;

operatiile logice: AND, OR, NOT si XOR, cu ajutorul carora se poate controla ordinea în care se executa operatiile, folosind:

textul, adica operatia de comparare între doua operatii;

saltul conditionat, adica executarea unei anumite instructiuni în functie de o conditie;

repetitia, adica executarea repetata a unei secvente de instructiuni.

2. MEMORIA INTERNA este locul în care sunt aduse programele si datele pentru a fi prelucrate de procesor. Întrucât toate instructiunile si datele sunt codificate într-o reprezentare binara, memoria va depozita secvente de biti. Fiecare bit este reprezentat printr-un comutator electronic individual, cu doua stari:

comutator ON – cifra binara 1;

comutator OFF – cifra binara 0.

Capacitatea de stocare a memoriei se masoara în unitati de masura a informatiei: Ko, Mo si Go sau Kb, Mb si Gb.

Informatia (instructiunile si datele) se gaseste în memoria interna sub forma de cifre binare grupate în octeti sau în cuvinte pe care le prelucreaza procesorul. Memoria interna este împartita în locatii de memorie (octeti) identificate printr-o adresa unica.

Adresa este un cuvânt binar prelucrat de procesor, prin care acesta identifica pozitia unei locatii din memorie.

3. UNITATEA DE INTRARE-IESIRE asigura comunicarea calculatorului cu mediul prin intermediul unor echipamente specializate, numite Dispozitive Periferice. Aceste dispozitive sunt:

dispozitivele de intrare-iesire:

dispozitive de intrare;

dispozitive de iesire;

dispozitive de intrare-iesire.

memoriile externe.

a) Dispozitivele de intrare – asigura transmiterea informatiilor si comenzilor catre calculator prin operatia

de citire (READ). Din aceasta categorie fac parte: tastatura, mouse-ul, cititorul de cartele, cititorul de banda perforata, creionul optic, stiloul electronic, scanerul, microfonul, etc. Informatiile citite pot fi: texte, imagini, muzica, comenzi vocale, valori analogice. Indiferent de tipul informatiei, principiul de functionare al unui dispozitiv de intrare este acelasi: preia informatia, o împarte în unitati conform unui algoritm propriu, codifica fiecare unitate într-o secventa de biti si transmite acesti biti procesorului.

b) Dispozitivele de iesire sunt folosite pentru a comunica utilizatorului rezultatele operatiilor executate si informatii despre stare sistemului prin informatii de scriere (WRITE). Din aceasta categorie fac parte: monitorul, imprimanta, ploterul, difuzorul.

Aceste dispozitive primesc secvente de biti de la procesor pe care le decodifica, astfel încât sa poata fi întelese de utilizator sub forma naturala.