itasistenta blog

Cuprins:

1. Arhitectura unui sistem de calcul
2. Configuraţia hardware a unui sistem de calcul

Sistem de calcul = colecţie de resurse hardware şi software care interacţionează între ele în vederea satisfacerii cerinţelor utilizatorilor.

Hardware – totalitatea elementelor fizice (componente electronice şi mecanice) dintr-un sistem de calcul, cu rolul de a primi, prelucra, memora şi reda datele

Software – totalitatea programelor (sistemul de operare şi programe utilitare) care rulează pe un sistem de  calcul şi asigură îi funcţionalitatea

Componentele hardware şi software permit interacţiunea utilizatorului cu resursele sistemului – sistemul de fişiere, echipamente periferice etc.

Arhitectura unui sistem de calcul

UNITATEA CENTRALĂ (CENTRAL UNIT – CU)

Este formată din Unitatea centrală de prelucrare (CPU) şi Memorie (MEM).

UNITATEA CENTRALĂ DE PRELUCRARE (CENTRAL PROCESS UNIT – CPU) sau procesorul central este format din:

- ALU (ARITHMETIC LOGIC UNIT) = Unitatea Aritmetico-Logică – execută operaţiile aritmetice şi logice cu date care îi sunt furnizate din memorie, loc în care va depune şi rezultatul operaţiilor după execuţia acestora

- CCU (COMMAND&CONTROL UNIT) = Unitatea de Comandă şi Control – primeşte instrucţiunile de la memorie, le interpretează şi, corespunzător interpretării acestora, emite comenzi către ALU, MEM, respectiv comenzi de transfer către dispozitivele de intrare/ieşire (INPUT/OUTPUT) prin intermediul canalelor de comunicaţie (I/O CHANNELS)

MEMORIA (MEMORY – MEM) – memoria centrală (internă) este destinată păstrării programelor şi datelor în curs de prelucrare, în locaţii identificate prin adrese.

Informaţiile vehiculate în sistemul de calcul se împart în 3 categorii:
- date care trebuie prelucrate;
- instrucţiuni care indică prelucrările ce trebuie efectuate asupra datelor – adunare, scădere, comparare etc.;
- adrese care permit localizarea diferitelor date şi instrucţiuni.

Se pot identifica mai multe niveluri de stocare a datelor:

• nivelul primar, format din:
  - memoria centrală, de tip RAM
  - regiştrii procesorului
  - memoria cache

• nivelul secundar, format din dispozitivele de stocare masivă (hard-disk)
• nivelul stocării offline, format din dispozitive de stocare tip CD-RW sau DVD-RW
• nivelul stocării pe dispozitive detaşabile (exemplu: memorii flash
  

  Niveluri de stocare a datelor

La începuturile erei sistemelor de calcul, din punct de vedere constructiv memoria a existat sub mai multe forme: linii de întârziere (delay lines – anii ’40), tuburi catodice vidate (Williams tube – 1946-1947) sau memorii cu miez magnetic (drum memory – 1950-1960). Inventarea tranzistorului a dus la apariţia (spre sfârşitul anilor ’60 – începutul anilor ’70) a unui nou mod de stocare a datelor, circuitele RAM (Random-Access Memory).

Din punctul de vedere al păstrării informaţiei când nu este alimentată electric, memoria unui sistem de calcul se împarte în:
- memorie volatilă (memoria RAM, regiştrii, memoria cache)
- memorie nonvolatilă (memorii ROM, flash, memorii externe – magnetice, optice, hârtie)

Memoria volatilă are nevoie de o sursă de alimentare pentru a stoca informaţia; în cazul întreruperii acestei alimentări, memoria îşi pierde datele stocate. Tehnologiile curente în domeniul memoriilor volatile sunt:
- SRAM (Static RAM) – păstrează o anumită remanenţă a datelor şi nu necesită un semnal de refresh periodic (ca la DRAM), însă este tot un tip de memorie volatilă. Fiecare bit este stocat în circuite bistabile de tip latch (au 2 stări stabile, deci pot stoca 1 bit).

- DRAM (Dynamic RAM) – fiecare bit este stocat într-un tranzistor şi un condensator, a cărui descărcare ar duce la pierderea instantanee a informaţiei (de aceea este nevoie de un refresh periodic, de unde şi numele atribuit acestui tip de memorie – “dinamică”). Avantaj: structura simplă permite o densitate mare de componente (capacitate ridicată), spre deosebire de SRAM (unde sunt necesare câte 6 tranzistoare pentru fiecare bit stocat). Circuitele de memorie DRAM sunt realizate ca circuite integrate, fie individuale, aşa cum au fost la începuturi – circuit tip DIP (Dual in-line Package), fie asamblate sub forma unor module care se pot introduce uşor în sloturile corespunzătoare. Din punct de vedere constructiv (număr de pini, format), modulele de memorie DRAM se clasifică în:

• SIMM (Single in-line Memory Module) – format folosit din 1983 până spre sfârşitul anilor ’90. Modulele SIMM au înlocuit vechiul format SIPP (Single Inline Pin Package) care avea dezavantajul că cei 30 de pini de conexiune erau foarte fragili. Pinii au fost înlocuiţi cu plăcuţe de contact, primele versiuni de memorii SIMM pe 9 biţi (8 biţi de date + 1 bit de paritate) fiind folosite în sisteme 286, 386 şi 486. Următoarea versiune de SIMM a avut 72 pini şi lucra pe 32 biţi sau 36 biţi la varianta cu bit de paritate; acestea au fost folosite pe sisteme Pentium şi Pentium II.

• DIMM (Dual in-line Memory Module) – reprezintă o serie de module de memorie DRAM ce au început să acapareze piaţa odată cu impunerea procesoarelor Pentium. Diferenţa constructivă între DIMM şi SIMM este că, deşi amândouă au contacte pe ambele feţe, la SIMM aceste contacte sunt redundante, în timp ce la DIMM sunt diferite. Cele mai întâlnite tipuri de memorii DIMM sunt:
  • SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)
  • DDR SDRAM (Double Data Rate sau DDR1)
  • DDR2
  • DDR3
  • DDR4 (lansare în 2011)
  • SO-DIMM (Small Outline Dual in-line Memory Module) – folosite acolo unde spaţiul restrâns o impune – sisteme portabile, imprimante, routere. Au 72, 100, 144, 200 sau 204 pini şi sunt comparabile cu memoriile SDRAM (ambele tipuri suportă transferul datelor pe 64 biţi).

O altă categorie de memorie DRAM o reprezintă memoria video destinată afişării informaţiei pe un dispozitiv de ieşire vizual (monitor, videoproiector). Modulele de memorie video se află pe placa video, alături de alte circuite precum BIOS-ul video sau procesorul grafic şi sunt bazate pe tehnologia de viteză ridicată DDR (tip DDR2, GDDR3, GDDR4 şi GDDR5).

Regiştrii procesorului – sunt înglobaţi în interiorul procesorului şi se numără printre cele mai rapide tipuri de memorie. Instrucţiunile procesorului comandă unitatea ALU să efectueze diferite operaţii asupra datelor prin intermediul acestor regiştri. Fiecare registru stochează datele sub formă de cuvinte (words) pe 32 sau 64 biţi.

Memoria cache – memorie SRAM rapidă plasată între procesor şi memoria DRAM, în care un controller are rolul de a stoca, prin anticipare, date sau instrucţiuni necesare procesorului. Memoria cache este mult mai lentă decât regiştrii CPU, însă mult mai rapidă decât memoria DRAM. Din punct de vedere al capacităţii de stocare, memoria cache este mult mai mică decât memoria de lucru, însă viteza sa permite servirea rapidă a regiştrilor cu datele necesare (de obicei datele cele mai utilizate sunt duplicate în memoria cache).

Memoria nonvolatilă este memoria ce nu-şi pierde conţinutul la întreruperea alimentării cu energie electrică. Aceste memorii pot fi accesate:
-  electric (memoriile ROM, memorii externe flash);
- mecanic (mediile de stocare magneto-optice).

Memoriile ROM (Read-Only Memory) sunt circuite integrate care stochează programele necesare funcţionării sistemului de calcul, cu utilizare generală şi frecvenţă ridicată. Au viteză de lucru scăzută şi în general pot fi doar citite (“read-only“), însă unele din aceste memorii pot fi şi rescrise prin procedee specifice. Tipuri: PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), EEPROM (Electrically EPROM).

ROM-BIOS (ROM – Basic Input Output System) conţine programe de sistem esenţiale în funcţionarea unui sistem de calcul, organizate într-o mică bibliotecă de funcţii de intrare/ieşire. Acestea asigură auto-testarea componentelor hardware, iniţializarea lor şi comunicaţia între ele şi asigură încărcarea sistemului de operare de pe un suport de stocare (magnetic, optic) sau din reţea. Ulterior secvenţei POST (Power-On Self Test) controlul este predat sistemului de operare care va oferi utilizatorului interfaţa pentru comenzi.

Memoria CMOS RAM este o mică memorie (512 bytes) în care se stochează informaţii şi parametri ai sistemului de calcul (ceas, setări ale componentelor hardware, parole, etc.). Tradiţional era o memorie SRAM de tip CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) alimentată separat printr-o baterie, însă acum aceste informaţii se păstrează într-o memorie EEPROM sau flash (NVRAM – Non-Volatile Random Access Memory), doar ceasul sistemului fiind menţinut prin acea baterie.

În afara mediilor de stocare magneto-optice (ce vor fi prezentate mai jos), un tip neconvenţional de memorie (dar vechi şi ieşit din uz) îl reprezintă hârtia sub formă de:
- benzi perforate;
- cartele perforate.

ECHIPAMENTE PERIFERICE (PERIPHERALS)

INPUT DEVICE = dispozitiv periferic de intrare, echipament cu rolul de introducere (citire) a datelor în vederea prelucrării; exemple: tastatură, mouse, scaner, tablete grafice etc.

OUTPUT DEVICE = dispozitiv periferic de ieşire, echipament cu rol de redare a rezultatelor prelucrării; exemple: monitor, videoproiector, imprimantă, plotter, boxe etc.

CANALE DE COMUNICAŢIE (CHANNELS)

I/O CHANNELS = canale de intrare/ieşire, dirijează fluxul de informaţii ce se transferă de la INPUT DEVICE, respectiv către OUTPUT DEVICE

Configuraţia sistemului de calcul = mulţimea tuturor componentelor care sunt asamblate si conectate pentru a realiza un sistem de calcul

Configuraţia minimă

Este configuraţia în care un sistem de calcul funcţionează – execută anumite proceduri minimale (de exemplu POST), fără ca utilizatorul să poată interveni sau executa comenzi:
- placă de bază
- microprocesor
- memorie internă
- placă video
- sursă de alimentare

Configuraţia de bază

Reprezintă numărul minim de componente cu care sistemul de calcul să fie operaţional. Cuprinde configuraţia minimă plus următoarele echipamente, necesare desfăşurării unei activităţi tipice, însă cu minime facilităţi:
- unitate de stocare a datelor (magnetică – hard-disk, floppy-disk şi/sau optică – CD-ROM, DVD-ROM, BLU-RAY)
- unităţi periferice de intrare (tastatură, mouse)
- unitate periferică de ieşire (monitor)

Configuraţia extinsă

Configuraţia sistemului de calcul mai poate conţine, în plus faţă de configuraţia de bază, următoarele echipamente care ajută la desfăşurarea unei activităţi optime (particularizată după modul de prelucrare a datelor şi de specificul activităţii – birou, centru de cercetare, centre de calcul, creaţie multimedia, proiectare asistată de calculator etc.):

- alte unităţi de stocare a datelor

• unităţi de bandă magnetică, ZIP drive, JAZ drive
• hard-disk-uri externe
• memorii flash USB, cartele de memorii flash

- alte unităţi periferice sau echipamente de intrare/ieşire

• echipamente multimedia (placă de sunet, tuner TV, cameră Web, boxe)
• dispozitive indicatoare (trackball, touchpad, joystick)
• dispozitive de intrare (scanner, tabletă grafică, placă de achiziţie date)
• dispozitive de ieşire (videoproiector, imprimantă, plotter)

- echipamente periferice de comunicaţie pentru transmiterea datelor la distanţă (prin cablu sau aer):

• fax-modem
• placă reţea
• dispozitive pentru conexiuni wireless (placă reţea wireless, bluetooth, echipamente infraroşu)

PLACA DE BAZĂ (Motherboard)

Componentă folosită pentru interconectarea tuturor subansamblurilor ce compun un sistem de calcul. Oferă suport pentru interconectarea microprocesorului (tip slot sau socket, în funcţie de varianta constructivă a acestuia), a memoriei, plăcilor de extensie (interfeţe ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express), magistralelor, BIOS-ului şi altor circuite de comandă şi control a întregii activităţi a unui sistem de calcul: porturi (seriale, paralel, USB), conectori pentru alimentarea cu energie electrică, diverse alte tipuri de conectori.

Cele mai moderne versiuni de plăci conţin integrate plăcile video, de sunet şi de reţea.

MICROPROCESOR (CPU)

Este un circuit integrat ce înglobează unitatea aritmetico-logică, unitatea de comandă şi control şi magistralele prin care informaţiile (date, adrese, semnale de control). Este elementul central al unui sistem de calcul şi controlează întreaga activitate a sistemului (prelucrează date, interpretează comenzi, execută transferul de informaţii între diverse elemente componente). O istorie a procesoarelor găsiţi la adresele web www.cpu-collection.de sau www.cpu-world.com

Principalii parametri ai microprocesorului:
- viteza de lucru (frecvenţa) – de ordinul sute MHz – GHz (2 – 3 GHz valori curente)
- număr biţi pentru adrese şi instrucţiuni – 8, 16, 32, 64 biţi
- arhitectura – CISC (Complex Instruction Set Computing), RISC (Reduced Instruction Set Computing)
- tip constructiv: slot (Slot), soclu (Socket)
- număr procesoare înglobate: single-core, dual-core, quad-core, multi-core

MEMORIA INTERNĂ (Memory)

Principalii parametri ai memoriei RAM:
- capacitatea – uzual este de la câteva sute de MB (minim 512 MB, pentru un sistem cu aplicaţii minime) până la 2-4 GB
- timpul de acces (access time) – intervalul de timp dintre solicitarea unei date/informaţii din memorie şi obţinerea ei – este de ordinul zecilor de nanosecunde 50-70 ns pentru DRAM şi 8-12 ns pentru memoriile rapide SRAM)
- rata de transfer – numărul de bytes transferaţi în sau din memorie într-o unitate de timp (de ordinul a mii MB/s)

PLACA VIDEO (Video card)

Componentă ce redă informaţiile pe un dispozitiv de ieşire vizual (monitor, videoproiector). Un procesor specializat dedicat (GPU – Graphics Processing Unit) este destinat efectuării de calcul în virgulă mobilă, fundamentale în grafica 3D. BIOS-ul video conţine programul de bază prin care placa video comunică cu celelalte dispozitive hardware sau cu software-ul instalat.

Principalii parametri ai unei plăci video:
- tipul interfeţei (modul de conectare a plăcii video la placa de bază): ISA (1981, pe 8 sau 16 biţi), EISA (1988), VLB (extensie a ISA pe 32 biţi), PCI (1993), AGP(1997), PCI Express (2004)
- capacitatea memoriei video (cele mai moderne plăci video au între 128 MB şi 1 GB)
- rezoluţia (numărul de pixeli ce puteau fi reprezentaţi) şi adâncimea de culoare (numărul de biţi alocaţi pentru reprezentarea culorii unui singur pixel:  bpp – bit per pixel)

SURSA ALIMENTARE (Power supply unit)

Are rolul de a alimenta toate componentele unui sistem de calcul (placa de bază, dispozitive de stocare magneto-optice).

Există în două formate: AT (Advanced Technology) – anii ’80 şi ATX (Advanced Technology eXtended) – 1995. Diferenţele între cele două formate constau în:
- forma conectorului de alimentare a plăcii de bază (corespunzătoare formatului plăcii de bază – AT sau ATX)
- posibilitatea de a controla software starea de funcţionare a sursei de alimentare

UNITATE HARD-DISK (Hard-Disk Drive)

Este un dispozitiv de stocare nonvolatilă a datelor, format din mai multe platane magnetice aşezate pe acelaşi ax. Un sistem de capete de citire-scriere se deplasează pe suprafaţa acestor platane, mişcarea lor fiind coordonată de un controller.

Principalii parametri ai unui hard-disk:
- capacitatea de stocare – în aceste momente capacitatea uzuală a unui hard-disk este de ordinul sutelor de GB până la 2 TB
- viteza de rotaţie – exprimată în rotaţii/minut, este între 5400 şi 7200 rpm
- rata de transfer (Data Transfer Rate) – în jur de 70 MB/s pentru un hard-disk de 7200 rpm
- timpul de căutare (Seek Time) – tipic în jur de 9 ms
- tipul controllerului – IDE/ATA, SCSI, SATA, USB

UNITATE FLOPPY-DISK (Floppy-Disk Drive)

Tehnologie de stocare a datelor pe mediu magnetic flexibil introdus într-un suport dreptunghiular de plastic. Formatele tipice ale unui floppy-disk au fost de 8 inch (1976 – capacitate 1,2Mb), 5¼ inch (1982 – capacităţi de 360Kb, 1,2Mb) şi de 3½ inch (1987 – capacităţi de 720Kb, 1,44Mb, 2,88Mb). Au existat formatele:
- SS (Single Sided), DS (Double Sided)
- DD (Double Density), HD (High Density)

Performanţe:
- rată de transfer: 125 kbit/s
- timp căutare: sute ms

Din ultima parte a anilor ’90, discurile floppy au fost înlocuite de alte tipuri de medii de stocare, precum memorii flash USB, hard-disk-uri externe, carduri de memorie.

UNITATE OPTICĂ (CD-ROM/DVD-ROM/BLU-RAY Drive)

CD (Compact Disc)

Unităţile optice folosesc un fascicul laser pentru citirea / scrierea datelor de pe / pe un mediu tip CD. Acesta reprezintă un suport format dintr-un strat de plastic policarbonat peste care se aplică un strat subţire de aluminiu ce va reflecta lumina laserului spre o lentilă. Informaţiile sunt organizate sub forma unor piste spiralate (tracks) ce conţin succesiuni de pits (adâncituri în stratul reflexiv) şi lands. La trecerea între cele două zone reflexia laserului va suferi modificări, interpretate ca succesiuni de 0 şi 1.

Deşi destinate iniţial distribuirii exclusive de muzică (Audio CD – 1982), discurile CD pot stoca şi alte tipuri de date, având capacităţile standard de 650 MB (74 minute) sau 700 MB de date (80 minute de informaţii audio necomprimate). Există mai multe formate:
- CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) – disc presat în fabrici pe baza unei matriţe; un CD-ROM poate conţine software (jocuri, multimedia, programe) sau date audio disponibile doar în citire;
- CD-R (Compact Disc-Recordable) – este un mediu ce poate fi scris pe un computer o singură dată (nu neapărat într-o singură sesiune) şi este compatibil cu majoritatea cititoarelor de discuri CD. Face parte din categoria mediilor WORM (Write Once, Read Many)
- CD-RW (Compact Disc ReWritable) – este un format ce poate fi rescris – teoretic de 1000 de ori – însă prezintă câteva dezavantaje, cum ar  fi preţul mare (datorat materialelor speciale conţinute), viteza de scriere mică şi compatibilitatea redusă în comparaţie cu CD-R
- VCD (Video CD) – standard pentru stocarea informaţiilor video pe un CD, putând fi vizionat pe orice DVD player modern, computer sau unele console pentru jocuri video
- PhotoCD – sistem creat de Kodak pentru digitalizarea şi stocarea fotografiilor pe un CD
- CD-i (Compact Disc Interactive) – format folosit pentru jocuri video sau în domeniul educaţional.

Performanţe tipice pentru o unitate CD-ROM (CD-ROM drive):
- interfaţa: IDE, SCSI, S-ATA
- buffer: între 128 KB şi 2MB
- viteze de citire (uzuale): până la 48x – 52x (viteze relative la viteza de rotaţie a unui CD Audio)
- viteze de scriere (uzuale): până la 48x
- viteze de rescriere (uzuale): până la 16x – 24x
- timp de acces: circa 80 ms
- rată transfer: până la 7,8 MB/s (150 KB/s rata de transfer pentru un CD Audio)

Un tip special de unitate a fost Combo Drive, care permitea citirea/scrierea discurilor CD-R(W) şi citirea discurilor DVD.

DVD (Digital Versatile Disc)

Dezvoltat de Sony şi Phillips în 1995, DVD este destinat stocării pe suport optic a datelor sau video. Capacităţile de înregistrare uzuale sunt de 4,7 GB (single-sided, single-layer) şi 8,5 GB (single-sided, double-layer), la aceleaşi dimensiuni fizice ale CD-ului (diametru de 120 mm). Formate DVD existente:
- DVD-ROM (DVD Read Only Memory) – datele pot fi doar citite, nu şi scrise
- DVD-R,  DVD+R (DVD Recordable) – pot fi înregistrate o singură dată
- DVD-RW, DVD+RW (DVD Re-Writable), DVD-RAM (DVD Random Access Memory) – pot fi înregistrate de mai multe ori

Performanţe tipice pentru o unitate DVD-ROM (DVD-ROM drive):
- interfaţa: IDE, S-ATA, USB
- buffer (uzual): 2MB
- viteze de citire (uzuale): CD-R / DVD±R / DVD+RW / DVD+R (DL) / DVD-ROM 40x / 16x / 12x / 12x / 16x
- viteze de scriere (uzuale): DVD+R/ DVD+RW / DVD-R / DVD-RW 24x / 8x / 24x / 6x

BD (Blu-Ray Disc)

Mediu optic folosit în general pentru stocarea informaţiilor video de înaltă definiţie şi a jocurilor video pe console. A apărut în perioada 2002-2004 şi este urmaşul discurilor DVD. Capacitatea de stocare este de 25 GB (single layer) sau 50 GB (pentru discuri dual layer).

TASTATURĂ (Keyboard)

Dispozitiv de introducere a datelor (caractere alfanumerice – litere, cifre, simboluri speciale) şi comenzilor de la utilizator. Evoluţia acestui dispozitiv a optimizat aspecte în ceea ce priveşte:
- numărul tastelor şi funcţiile lor
- ergonomia (amplasarea tastelor în funcţie de utilizarea lor, forma tastelor şi a întregii tastaturi, aspecte referitoare utilizarea tastaturii de către persoanele cu dizabilităţi)
- modul de conectare la sistemul de calcul: cablu, unde radio

Metode alternative de introducere a datelor (caractere alfanumerice, desene, comenzi) sunt:
- stilou digital (Stylus Pen) – dispozitiv cu care se apasă pe ecranele senzitive (Touchscreen) ale unor dispozitive tip tablete grafice (Tablet PC), PDA (Personal Digital Assistant), receptoare GPS (Global Positioning System) etc. Acesta permite de exemplu preluarea scrisului de mână sau a desenelor şi prelucrarea lor digitală.
- tehnologia OCR (Optical Character Recognition) pentru conversia textului tipărit în format electronic, editabil
- recunoaşterea vocală (Speech Recognition) permite transformarea vorbirii în text sau chiar executarea unor comenzi obişnuite (Close, Undo)

MOUSE

Este un dispozitiv de indicare (pointing device) a cărui mişcare plană este transformată în deplasarea unui cursor pe ecranul monitorului, util în interfeţele grafice (GUI – Graphical User Interface) pentru selectarea unor obiecte, executarea unor comenzi, etc., în jocuri sau alte situaţii. Varietatea acestui dispozitiv de intrare se referă la:
- tehnologia folosită: mecanic (“mouse cu bilă” – 1972), mecanic-optic sau optic (cu LED – 1980 sau laser – 1998);
- modul de conectare: cu cablu (prin port serial RS-232, PS/2 sau USB) sau fără cablu (infraroşu – IrDA sau radio – Bluetooth)
- numărul de butoane (1 sau 3 butoane standard + facilităţi adiţionale: scroll wheel / ball, funcţii web, butoane folosite în jocuri etc.)

Alte dispozitive de indicare (pointing device) întâlnite în interacţiunea om – sistem de calcul sunt:
- joystick
- trackball
- pointing stick
- touchpad

MONITOR

Este principalul dispozitiv periferic de ieşire, afişând temporar diverse informaţii solicitate de utilizator, rezultate în urma unor comenzi sau prelucrări de date.

Principalii parametri:
- tehnologia folosită: CRT (Cathode Ray Tube – tehnologie veche, cu tub catodic curbat sau plat “flat screen“) sau TFT-LCD (Thin Film Transistor – Liquid Crystal Display – tehnologie mai nouă, folosită în mod curent)
- dimensiunea ecranului – reprezintă diagonala ecranului (măsurată ca distanţa dintre două colţuri opuse ale ecranului). Nu se ţine însă cont de raportul de aspect al monitorului (şi deci de suprafaţa efectivă de afişare) – la aceeaşi diagonală, un raport 4:3 are o suprafaţă mai mare decât un raport 16:9. Monitoarele în tehnologie CRT aveau raportul de aspect 4:3, iar diagonalele au avut de-a lungul timpului dimensiuni tipice de 14″, 15″, 17″, 19″ sau 21″
- zona vizibilă (Viewable Image Size – VIS) – pentru monitoare CRT este cam cu 1 inch – aproximativ 25mm – mai mică decât suprafaţa fizică a tubului; pentru un monitor LCD zona vizibilă este egală cu suprafaţa fizică
- rezoluţia – numărul de pixeli care compun imaginea pe ecran, exprimat ca produs între numărul de pixeli pe orizontală şi numărul de pixeli pe verticală. Rezoluţia nativă (pentru monitoare LCD) reprezintă rezoluţia la care un monitor a fost proiectat să funcţioneze. Rezoluţii native: 1024×768 (diagonală de 17 inch),  1280×1024 (diagonală de 19 inch), 1600×1200 (diagonală de 20 inch)
- rata de reîmprospătare (Vertical Refresh Rate) – numărul de iluminări ale ecranului într-o secundă, este în strânsă legătură cu timpul de răspuns. Pentru monitoare CRT trebuie crescută valoarea ratei de refresh pentru a se evita fenomenul de flickering (imagine tremurată) ce duce la forţarea ochilor. Valori corecte pentru rata de refresh ar fi: 60-72 Hz (pentru monitoare de 15″), 85 Hz sau mai mult (pentru monitoare cu diagonala mai mare de 17″).

- pentru monitoare TFT-LCD:

• luminozitatea (măsurată în cd/m²) – mărimea intensităţii luminoase produsă de un monitor (valori uzuale 250-350 cd/m²)
• contrast – raportul dintre luminozitatea culorilor alb (cel mai luminos) şi negru (cel mai întunecat) (valori uzuale între 500:1 şi 1000:1)
• timpul de răspuns – timpul (în ms) în care un pixel devine din activ, inactiv, apoi activ din nou (valori tipice 8-16 ms). O unitate de măsură nouă este GTG (“gray-to-gray”) – timpul în care un pixel trece de la o stare arbitrară la alta (valori uzuale 2 – 6 gtg)
• raportul de aspect – raportul între lăţimea şi înălţimea ecranului este standard de 4:3 (la o rezoluţie de 1024 pixeli pe orizontală vor corespunde 768 pixeli pe verticală). Pentru monitoare widescreen raportul de aspect tipic este 16:9, iar rezoluţiile afişate sunt 1024×576, 1280×720, 1366×768, 1600×900 şi 1920×1080.
• unghiul de vizualizare – unghiul maxim la care imaginea de pe ecran se vede fără distorsiuni semnificative (valori între 120°-170°)

ALTE UNITĂŢI DE STOCARE

BANDĂ MAGNETICĂ

Folosite în general pentru stocarea offline a informaţiilor sau realizarea unor copii de siguranţă ale acestora (backup). Au timpi de răspuns foarte mari datorită accesului secvenţial (banda trebuie derulată până se ajunge la locaţia căutată), însă ratele de transfer pentru dispozitivele moderne sunt destul de bune. Modul de prezentare este sub formă de rolă, casetă compactă sau cartuş (cartridge).

DIGITAL DATA STORAGE (DDS)

Creat în 1989 de Sony şi Hewlett Packard, a fost un format pentru stocare pe bandă magnetică bazat pe tehnologia DAT (Digital Audio Tape).

ZIP DRIVE

Unitate de disc magnetic creată de Iomega (1994) cu capacităţi de 100, 250 sau 750 MB, ce folosea tehnologia floppy-disk (disc fin de plastic, flexibil, peste care era aşezat un strat magnetizat). A existat pe mai multe tipuri de interfaţă (IDE/ATAPI, SCSI, port paralel, USB) şi, deşi oferea performanţe superioare unui floppy-disk (rată maximă de transfer 1 MB/s, timp de căutare mediu 28 ms), nu a reuşit să se impună pe piaţă, fiind surclasată de memoriile flash USB.

JAZ DRIVE

Alt tip de unitate magnetică cu capacităţi de 1 GB şi 2 GB, introdusă tot de Iomega în 1995, dar care se baza pe tehnologia hard-disk-ului (platane rigide). Montarea unităţii se făcea pe interfaţa SCSI sau pe portul paralel.

MEMORIE FLASH USB

Este un dispozitiv de stocare a datelor format dintr-o memorie flash (memorie nonvolatilă care poate fi ştearsă şi scrisă cu impulsuri electrice) şi o interfaţă USB (Universal Serial Bus). Primele memorii flash USB au apărut în 2000 şi aveau 8 MB. Avantajele acestei tehnologii constau în:
- sunt detaşabile (pot fi introduse sau scoase fără a fi nevoie de oprirea sistemului)
- pot fi rescrise (până la 1 milion cicluri scriere/ştergere)
- mult mai mici, mai uşoare şi mai comode decât un floppy-disk
- fără părţi în mişcare, permit o stocare a datelor pentru circa 10 ani
- capacităţi de stocare ridicate (până la 256 GB) şi viteze de transfer ridicate (maxim 1,5 MB/s pe interfaţă USB 1.0 şi până la 30 MB/s la citire şi 15 MB/s la scriere pe interfaţă USB 2.0)
- suportate nativ de sistemele de operare moderne (Windows, Mac OS X, Linux), pot fi accesate şi de pe console de jocuri PlayStation 3

CARTELE DE MEMORII FLASH (Flash Cards)

Sunt dispozitive de tip memorie flash solid-state folosite în diferite tipuri de aparate electronice, precum: camere foto, telefoane mobile, playere multimedia, console jocuri video, etc. Sunt disponibile în mai multe formate:
- PC Card (PCMCIA) – anii ’90, folosit ca mod de conectare pentru unele dispozitive (exemplu: modem)
- Compact Flash (CF-I, CF-II) – SanDisk (1994), capacităţi uzuale 1-16 GB
- MultiMediaCard (MMC) – Siemens şi SanDisk (1997) are capacităţi până la 32 GB şi a fost urmat de formatul SD, însă a rămas în continuare valabil, deoarece poate fi accesat de cititoarele SD;
- Secure Digital (SD) – Panasonic, SanDisk, Toshiba (1999) în formatele Standard (max. 2 GB), High-Capacity (4-32 GB), eXtended-Capacity (2009 – până la 2 TB)
- Memory Stick (MS) – Sony (1998) în formatele Duo (MSD), PRO Duo (MSPD), Micro M2 (M2)
- miniSD – SanDisk (2003), capacităţi 16 MB – 8 GB
- microSD – SanDisk (2005), capacităţi 64 MB – 32 GB
- xD-Picture Card (xD) – Olympus şi Fujifilm (2002), capacităţi 16 MB – 512 MB, maxim 2 GB pentru variantele H şi M/M+

Sistemele de calcul permit citirea/scrierea acestor carduri prin intermediul unui dispozitiv special (cititor de card – card reader) care este fie înglobat în sistem, în special la sisteme portabile, fie extern, conectat prin interfaţa USB.

MULTIMEDIA

PLACĂ DE SUNET

Utilizările tipice pentru o placă de sunet sunt atât redarea conţinutului multimedia (fişiere de sunet, fişiere video sau stream-uri multimedia), cât şi captura semnalelor audio şi prelucrarea lor digitală cu programe specializate. Pentru redarea sunetului este nevoie de echipamente periferice de ieşire precum boxe sau o staţie de amplificare, iar pentru înregistrarea sunetului de un microfon sau altă sursă ce se conectează la intrarea plăcii de sunet.

Principalele formate de fişiere audio sunt:
- .wav (Waveform Audio File Format), în general un format de stocare necomprimată a sunetului;
- .mid (Musical Instrument Digital Interface), un standard pentru stocarea sunetelor emise de instrumente muzicale şi comunicarea între computer, sintetizator, placa de sunet şi alte echipamente muzicale;
- .mp3 (MPEG-1 Audio Layer 3), format de stocare audio ce foloseşte un algoritm de comprimare cu pierderi
- .ogg (Xiph.org Foundation), un format liber care foloseşte codec-uri open-source;
- .wma (Microsoft Windows Media Audio);
- .ra (Real Audio).

TUNER TV

Placă de extensie ce permite redarea semnalului TV sau radio FM pe un calculator, majoritatea plăcilor putând fi folosite şi pentru înregistrarea semnalului video. Principalele formate de fişiere în care se pot înregistra secvenţe video sunt:
- .avi (Audio Video Interleave);
- .mpg, .mp4 (Moving Picture Experts Group – MPEG);
- .mov (Apple QuickTime);
- .divx.

WEBCAM

Camera video este un dispozitiv periferic de intrare conectat la un calculator sau într-o reţea pentru redarea imaginilor în mişcare şi eventual captură video folosind software specializat. Aplicaţiile care utilizează acest dispozitiv sunt în videotelefonie (Skype), videoconferinţe, programe de instant messaging sau alte programe care pot captura şi prelucra imaginile obţinute de la o cameră web (supraveghere acces, monitorizare trafic, webcasting – transmisie flux multimedia etc.).

SCANNER

Dispozitiv periferic de intrare ce transformă informaţia tipărită pe un suport analogic (hârtie, film) în format digital. Se pot obţine şi prelucra astfel imagini sau chiar text, prin utilizarea unui program special de recunoaştere a caracterelor (OCR – Optical Character Recognition) care va converti imaginea scanată în text editabil. Programul specializat folosit permite salvarea documentului scanat în diverse formate de tip imagine sau chiar direct în format pdf (Portable Document Format).

Cele mai întâlnite formate de imagini sunt:
- .jpg (Joint Photographic Experts Group) – metodă de compresie cu pierderi pentru imagini; raportul de compresie poate ajunge la 10:1 fără pierderi semnificative de calitate
- .bmp (Bitmap) – este un format necomprimat de imagine întâlnit în special pe sisteme Windows şi OS/2; ocupă un spaţiu semnificativ mai mare decât .jpg, însă poate fi comprimat la rate bune cu algoritmi de compresie fără pierderi tip ZIP datorită informaţiei redundante conţinute;
- .gif (Graphics Interchange Format) – format tip hartă de biţi (bitmap) comprimat cu un algoritm de compresie fără pierderi, foarte portabil şi larg acceptat; a fost introdus în 1987 de CompuServe, permite 8 biţi/pixel (256 culori), suportă transparenţă (fundal invizibil) şi animaţii simple (succesiuni de cadre – “frames“)
- .png (Portable Network Graphics) – format liber (ce nu necesită licenţă), creat ca succesor al formatului .gif

Tipuri de scannere:
- flatbed (cele mai întâlnite, pentru prelucrarea documentelor) – unele modele permit scanarea diapozitivelor sau a negativelor filmelor foto;
- drum scanner (scanner cu tambur, pentru prelucrări profesionale de imagine);
- hand-held (pentru scanarea documentelor sau a obiectelor reale, 3D, cu diverse aplicaţii în medicină, arhitectură, grafică, jocuri, cinematografie etc.);
- cititoare de coduri de bare (tip special de scanner care citeşte informaţia stocată sub formă de coduri de bare).

Parametri:

- modul de conectare a acestor dispozitive la sistemul de calcul:

• interfaţa paralelă
• placă de extensie SCSI (Small Computer System Interface)
• interfaţa USB (cele mai moderne)

- adâncimea de culoare: 24 – 48 biţi (True Color sau superior) în alb-negru, grayscale (tonuri de gri) sau color
- rezoluţia de scanare (ppi – pixel per inch) – parametrul este dat fie ca rezoluţie optică (adevărată), fie ca rezoluţie interpolată (obţinută prin metode software). Valori pentru rezoluţia optică sunt până la 5400 ppi pentru un scanner flatbed şi 12.000 ppi pentru unul cu tambur, iar pentru rezoluţia interpolată până la 19.200 ppi. Rezoluţia de scanare aleasă trebuie corelată cu destinaţia imaginii (cu cât rezoluţia este mai mare, cu atât detaliile vor fi mai multe, însă dimensiunea fişierului va creşte foarte mult, iar timpul de scanare evident va fi mai mare).
- tehnologia senzorului:

• CCD (Charged-Coupled Device) – cea mai răspândită tehnologie
• CIS (Contact Image Sensor) – folosit în general la echipamente portabile
• fotomultiplicator – la scannerul cu tambur

VIDEOPROIECTOR

Este un dispozitiv extern de afişare a imaginii pe un ecran de proiecţie. Folosind un sistem de lentile şi o sursă de lumină puternică, videoproiectorul este folosit pentru prezentări publice în cadrul unor conferinţe, evenimente, proiecţii multimedia, în procesul educaţional, etc.

Principalele caracteristici:
- rezoluţii de afişare SVGA (800×600 pixeli), XGA (1024×768 pixeli), 720p (1280×720 pixels) şi 1080p (1920×1080 pixeli);
- luminozitate (între 1500 şi 5000 lumeni, aleasă în funcţie de luminozitatea sălii, mai mică pentru ambianţă întunecoasă şi mai mare pentru funcţionare într-un mediu luminos);
- contrast (pentru un alb cât mai luminos şi un negru cât mai întunecat, rata de contrast ar trebui să aibă valori de 2000:1 sau superioare);
- tehnologia de proiecţie: principalele tehnologii sunt CRT (Cathode Ray Tube – învechită), LCD (Liquid Crystal Display – uzuală în aceste momente), DLP (Digital Light Processing – folosită în proiecţii cinematografice digitale);
- durata de funcţionare a lămpii (situată între 2000 – 4000 ore).

IMPRIMANTĂ

Echipament periferic de ieşire folosit pentru tipărirea conţinutului unui fişier (text, imagine, document) pe un suport fizic (hârtie, film, folie transparentă, carton).

Principalele tipuri de imprimante sunt:
- matriciale (cu impact) – capul de scriere loveşte pe o bandă îmbibată cu cerneală prin intermediul unui sistem de ace (9 sau 24 ace), formând pe hârtie caracterele sau imaginile printr-o mulţime de puncte (dot matrix). Caracteristici: zgomotoase, lente, cu rezoluţie scăzută.
- jet de cerneală (inkjet) – cel mai întâlnit tip de imprimantă pentru utilizatorii casnici se bazează pe formarea unor picături de cerneală (dots) de dimensiuni foarte mici şi aruncarea lor cu precizie pe foaia de hârtie. Permit şi tipărirea color. Formarea picăturilor se face prin tehnologia bubble-jet (Canon, HP, Lexmark) sau piezo-electric (Epson). Avantaje faţă de imprimantele matriciale: calitate superioară a tipăririi (până la calitate fotografică); preţ/copie mai mic; mai rapide şi mai silenţioase. Dezavantaje: costul relativ ridicat al unui cartuş de cerneală.
- laser – funcţionarea este bazată pe principiul xerografic. Un procesor de imagine (RIP – Raster Image Processor), conţinut în imprimantă, realizează în memoria acesteia o imagine a paginii de tipărit folosind un limbaj special (PS – Adobe PostScript sau PCL – HP Printer Command Language). Pe un tambur încărcat electrostatic se transferă folosind lumina laser imaginea paginii de tipărit; imaginea este realizată cu ajutorul unei pudre formată din particule foarte fine de polimer (denumită toner). La trecerea printr-un cuptor, pulberea este presată şi lipită de hârtie. Tehnologia laser oferă numeroase avantaje, iar imprimantele cu această tehnologie, deşi mai scumpe, sunt acum accesibile şi utilizatorilor casnici, oferind cel mai mic preţ/copie. Tipărirea laser se poate face şi color, modelul folosit fiind CMYK (de la numele celor 4 culori de bază folosite, Cyan, Magenta, Yellow şi K – key Black).

O categorie specială o constituie echipamentele all-in-one (AIO sau MFP – Multifunction Printers), ce înglobează funcţiile principalelor dispozitive utilizate într-un birou: imprimantă, scanner, fax, telefon.

Performanţe:

- rezoluţia (dpi – dots per inch) este numărul de puncte ce pot fi tipărite pe o unitate de lungime 1 inch (2,54 cm). Are valori de 60-90 dpi (matriciale), 300-600 dpi (jet cerneală) şi 600-1800 dpi (laser).
- viteza de tipărire (ppm – pages per minute): circa 16 ppm pentru imagini monocrom;
- memoria: bufferul de memorie este folosit de driverul imprimantei ca interfaţă între computer şi imprimantă, stocând pentru imprimantele laser imaginea (bitmap) paginii ce urmează a fi tipărită. Pentru acest tip de imprimantă, memoria tipică de 8 MB poate ajunge şi la 16 MB (este necesar minim 1 MB pentru a stoca imaginea unei pagini monocrom la 300 dpi).
- conectarea imprimantei la sistemul de calcul: se poate face prin interfaţa paralelă, USB sau direct în reţeaua locală, dacă imprimanta este dotată cu placă de reţea.

PLOTTER

Este un echipament periferic destinat tipăririi pe hârtie de mari dimensiuni, la o calitate ridicată. În general sunt tipărite fişiere grafice de tip vectorial cu multiple detalii (scheme tehnice), realizate cu programe tip CAD (Computer-Aided Design). Modelele iniţiale aveau un sistem de peniţe şi rezervoare cu cerneală de culori diferite. Tehnologia curentă în plottere este cea cu jet de cerneală (InkJet). Odată cu apariţia unor modele de imprimante de dimensiuni mari (A1), plotterele au fost înglobate în categoria imprimantelor.

Performanţe:
- format hârtie: până la A0;
- rezoluţia de tipărire: până la 2400 x 2400 dpi;
- memorie: 64 MB – sute MB;
- interfaţă: paralelă, USB, reţea;
- viteza de tipărire: în funcţie de calitatea tipăririi şi dimensiunile paginii, este de ordinul minutelor (de la 3-4 minute spre 11-15 minute / pagină).

ECHIPAMENTE DE COMUNICAŢII

FAX-MODEM

Modemul (Modulator-demodulator) permite conexiunea între 2 sisteme de calcul printr-un mediu analogic. Modemul modulează un semnal analogic în format digital, respectiv demodulează un semnal digital în format analogic, astfel încât informaţia codată digital să poată fi transportată pe liniile analogice şi refăcută la destinaţie.

Constructiv, un modem poate fi:
- placă de extensie (internă) pe magistralele ISA/PCI;
- placă PCMCIA (pentru sisteme portabile);
- dispozitiv extern, conectat la un port serial al calculatorului sau interfaţa USB.

Clasificarea modem-urilor se face în funcţie de:
- cantitatea de informaţie transmisă (exprimată în bps – bit/s sau baud – Bd – de câte ori pe secundă modemul schimbă starea semnalului) – valori standard pentru modemuri dial-up sunt 9600 bit/s, 14,4, 33,6 sau 56 kbit/s;
- după mediul de propagare a informaţiei: pe linii telefonice (dial-up sau DSL – Digital Subscriber Line), pe cablu coaxial (CATV), unde radio (WiFi, GSM) sau fibră optică.

În general modem-urile moderne pot fi folosite şi pentru transmiterea documentelor ca fax (fax-modem).

PLACĂ REŢEA

Denumită şi Network Interface Card sau Network Adapter, placa de reţea permite conectarea sistemului de calcul la o reţea locală LAN (Local Area Network).

Caracteristici:

- mod de conectare la placa de bază:

• ca placă de extensie (pe magistrale ISA, PCI, PCI-E);
• integrată pe placa de bază (on-board);
• pe interfaţa USB.

- viteze de transfer tipice: 10 Mbit/s, 100 Mbit/s sau 1000 Mbit/s
- tip conector (în funcţie de mediul fizic de transmisie): conector RJ-45 (cablu cupru torsadat), conector BNC T (cablu coaxial subţire), echipament wireless etc.

REŢELE DE CALCULATOARE

Adresa MAC (Media Access Control) este un număr pe 48 de biţi ce identifică în mod unic o placă de reţea.
Adresa IP reprezintă identitatea unică a unui calculator gazdă (host) pentru a putea accesa fie o reţea locală, fie reţeaua mondială Internet. Adresa IP (Internet Protocol) este formată din 32 de biţi (4 octeţi) pentru adrese IPv4, iar exprimarea uzuală este sub forma unui grup de patru numere zecimale a câte 3 cifre, separate de caracterul punct ‘.’. Exemplu: 192.168.0.1

Reţeaua de calculatoare (Network) este o colecţie de calculatoare interconectate, cu capacitatea de comunica între ele. Principalele avantaje:
- partajarea accesului utilizatorilor (sharing) la diverse resurse puse în comun: fie hardware (unităţi magneto-optice, imprimante, scannere, camere web), fie software (fişiere de date, programe sau servicii – tipărire, partajarea conexiunii la Internet), indiferent de locul în care sunt stocate acestea (în cadrul reţelei);
- posibilitatea de inter-comunicare şi schimb de date.

O reţea este o combinaţie de elemente hardware şi software:
- hardware:

• sisteme de calcul (fixe – PC, Workstation sau mobile – laptop, smartphone, etc);
• adaptoare de reţea (Network Adapter);
• mediul fizic prin care se face comunicaţia: cablu (“wired”) sau aer (unde radio, “wireless”)
• alte echipamente de interconectare (repetoare, hub-uri, switch-uri)

- software:

• protocoale de comunicaţie – de obicei suita TCP/IP formată din cele două protocoale importante, TCP (Transmission Control Protocol) şi IP (Internet Protocol)
• programe pentru operarea sau managementul reţelei