Despre calculatoare și programele sistemelor de operare

!.SCURT ISTORIC DESPRE APARITIA CALCULATOARELOR

Un computer (numit si calculator, calculator electronic sau ordinator) este o masina de prelucrat date (informatii) conform unei liste de instructiuni numita program. Calculatoarele care pot, în principiu, prelucra orice fel de date se numesc universale (engleza: general purpose, pentru scopuri generale). Stiinta prelucrarii informatiilor cu ajutorul computerelor se numeste informatica. Computerele actuale nu sunt doar masini de prelucrat informatii, ci si dispozitive care faciliteaza comunicarea respectivelor informatii între doi sau mai multi utilizatori, de exemplu sub forma de numere, text, imagini, sunet sau video.

În principiu, orice computer care detine un anumit set minimum de functii (altfel spus, care poate emula o masina Turing) poate îndeplini functiile oricarui alt asemenea computer, indiferent ca este vorba de un Personal Digital Assistant sau PDA sau de un supercomputer. Aceasta versatilitate a condus la folosirea computerelor cu arhitecturi asemanatoare pentru cele mai diverse activitati, de la calculul salarizarii personalului unei companii pana la controlul robotilor industriali sau medicali (calculatoare universale).

Computerele de astazi vin în forme si prezentari diverse. Probabil cel mai familiar este computerul personal si varianta sa portabila, laptop -ul sau notebook -ul. Însa cea mai raspandita forma este aceea a computerului integrat (embedded) - înglobat complet în dispozitivul pe care îl controleaza. Multe masini, de la avioane de lupta pana la camere foto digitale, sunt controlate de computere integrate.

Cel mai vechi mecanism cunoscut care se pare ca putea functiona ca o masina de calculat se considera a fi "Ceasul" din Antikythira, datand din anul 87 î.Hr. si folosit aparent pentru calcularea miscarilor planetelor. Tehnologia care a stat la baza acestui mecanism nu este cunoscuta.

O data cu revigorarea matematicii si a stiintelor, în timpul Renasterii europene au aparut o succesiune de dispozitive mecanice de calculat, bazate pe principiul ceasornicului, de exemplu masina inventata de Blaise Pascal. Tehnica de stocare si citire a datelor pe cartele perforate a aparut în secolul al XIX-lea. În acelasi secol, Charles Babbage este cel dintai care proiecteaza o masina de calcul complet programabila (1837), însa din pacate proiectul sau nu va prinde roade, în parte din cauza limitarilor tehnologice ale vremii.

În prima jumatate a secolului al XX-lea, nevoile de calcul ale comunitatii stiintifice erau satisfacute de computere analogice, foarte specializate si din ce în ce mai sofisticate. Perfectionarea electronicii digitale (datorata lui Claude Shannon în anii 1930) a condus la abandonarea computerelor analogice în favoarea celor digitale (numerice), care modeleaza problemele în numere (biti) în loc de semnale electrice sau mecanice. Este greu de precizat care a fost primul computer digital; realizari notabile au fost: computerul Atanasoff-Berry, masinile Z ale lui Konrad Zuse - de exemplu computerul electromecanic Z3, care, desi foarte nepractic, a fost probabil cel dintîi computer universal, apoi calculatorul ENIAC cu o arhitectura relativ inflexibila care cerea modificari ale cablajelor la fiecare reprogramare, precum si calculatorul secret britanic Colossus, construit pe baza de lampi si programabil electronic.

Echipa de dezvoltare a ENIAC-ului, recunoscand neajunsurile acestuia, a elaborat o alta arhitectura, mult mai flexibila, ce a ajuns cunsocuta sub numele de arhitectura von Neumann sau arhitectura cu program memorat. Aceasta sta la baza aproape tuturor masinilor de calcul actuale. Primul sistem construit pe arhitectura von Neumann a fost EDSAC.

În anii 1960, lampile (tuburile electronice) au fost înlocuite de tranzistori, mult mai eficienti, mai mici, mai ieftini si mai fiabili, ceea ce a dus la miniaturizarea si ieftinirea computerelor. Din anii 1970, adoptarea circuitelor integrate a coborat si mai mult pretul si dimensiunea computerelor, permitand aparitia calculatoarelor personale de astazi.

Desi designul si performantele calculatoarelor s-au îmbunatatit dramatic în comparatie cu anii 1940, principiile arhitecturii von Neumann sunt în continuare la baza aproape tuturor masinilor de calcul contemporane. Aceasta arhitectura descrie un calculator cu patru module importante: unitatea aritmetica-logica (UAL, arithmetic logic unit sau ALU ), unitatea de control, memoria centrala (care bineînteles se deosebeste de memoria omului), si dispozitivele de intrare/iesire I/E (sau I/O , de la input/output ). Acestea sunt interconectate cu un manunchi de fire numit magistrala (bus ) si sunt conduse în tactul unui ceas (clock ).

Programele de calculator sunt listele de instructiuni de executat de catre un calculator. Acestea pot numara de la cateva instructiuni, care îndeplinesc o sarcina simpla, pana la milioane de instructiuni pe program (unele din ele executate repetat), plus tabele de date. Un calculator personal curent din anul 2006 din categoria 1.000 - 2.000 Euro este capabil sa execute peste 4 miliarde de instructiuni pe secunda. Compunerea sau scrierea acestor programe este efectuata de catre programatori profesionisti.

În practica, programele nu se mai scriu direct în limbajul masina al calculatorului. Scrierea în limbajul masina este extrem de laborioasa si erorile s-ar putea strecura usor, ceea ce ar provoca scaderea productivitatii la programare. Programele dorite sunt de obicei descrise într-un limbaj de programare de nivel mai ridicat (superior), care, înainte de a pute fi executat, este tradus automat în limbajul masina de catre programe specializate (interpretoare si compilatoare).