Structura funcţională a calculatorului

         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

          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.

        Schema funcţională a calculatorului este prezentată în schema de mai jos :

        Conform acestei scheme , calculatorul numeric conține următoarele unități funcționale:

• o unitate de memorie pentru a înmagazina datele inițiale, intermediare și finale ale problemei, precum și instrucțiunile care indică secvența calculelor;

• un dispozitiv aritmetic și logic necesar efectuării operațiilor aritmetice și logice elementare;

•  unul sau mai multe dispozitive de intrare, respectiv, ieșire, necesre comunicării din exterior cu calculatorul;

• un dispozitiv central de comandă și control care generează o succesiune de semnale de comandă necesare executării secvențiale a instrucțiunilor.

În cele ce urmeaza va fi prezentat rolul fiecarei componente din structura calculatorului:

a)     Procesorul – este componenta care efectueaza calcule matematice logice cu ajutorul datelor din sistemul de calcul. Operatiile matematice necesare prelucrarii acestor date sunt executate de catre procesor sub forma de liste de instructiuni logice, numite programe.

b)    Memoria – este componenta ce pastreaza datele pe timpul prelucrarii lor de catre procesor. Ea este o componenta electronica, si din acest motiv, la incetarea alimentarii cu energie electrica, datele pastrate se pierd.

c)     Dispozitivele de stocare permanenta – sunt componente ce au ca functie pastrarea datelor pe o perioada mai lunga. Stocarea se face pe medii magnetice sau optice si datele raman inregistrate pana la stergerea lor. Cele mai importante dispozitive de stocare sunt hard-disk-ul, discheta si CD-ROM-ul.

d)    Placa de baza (motherboard) – este componenta care asigura conlucrarea celorlalte componente din sistem. Ea comanda magistrala de date prin care circula informatia intre elementele sistemului de calcul. Aceasta magistrala este o componenta virtuala, putand fi privita ca o „conducta” care strabate toate componentele din interiorul calculatorului. Conectarea fizica se face prin circuitele de pe placa de baza si prin cabluri de date care leaga dispozitivele de stocare de aceasta.

e)     Perifericele de intrare – sunt dispozitivele cu ajutorul carora se introduc date in calculator. Printre ele se numara tastatura, mouse-ul, scanner-ul, etc.

f)     Perifericele de iesire – sunt componentele care prezinta rezultatele procesului de calcul.Monitorul, imprimanta, boxele, etc. sunt astfel de componente.

g)    Perifericele mixte sunt acele dispozitive care permit atat intrarea cat si iesirea informatiei. Printre acestea se numara linia telefonica, cablul de retea, etc.

h)     Dispozitivele de conversie, numite si placi de extensie sau conversie, au rolul de a transforma in informatie digitala informatia specifica diverselor periferice si invers. Spre exemplu, pe linia telefonica circula un semnal modulat. Pentru a putea trimite si primi date pe linia telefonica, trebuie realizata conversia intre acest semnal si semnalul de tip digital din interiorul calculatorului. Cele mai importante placi de extensie sunt:

•           placa video – realizeaza conversia din semnal digital in semnal video RGB, care este primit si afisat de monitor.

•           placa de sunet – converteste semnalul digital in semnal sonor, preluat de boxe.

•           modemul – converteste semnalul digital in semnal modulat specific liniei telefonice si invers.

•           placa de retea – realizeaza transferul de date intre calculator si retea.

i) Interfetele de conectare sunt dispozitive cu ajutorul carora sunt conectate la calculator periferice ca tastatura, imprimanta, scannerul, modem-urile externe, etc. De obicei sunt prezente sub forma de mufe, montate pe carcasa metalica a calculatorului.

Un proces de calcul efectuat de calculatorul electronic se compune din urmatoarele etape:

•           datele sunt introduse prin perifericele de intrare si convertite de placile de extensie in format digital.

•           procesorul preia informatia digitala si o aduce in memorie

•           procesorul copiaza de pe dispozitivele de stocare permanenta alte informatii necesare procesului de calcul, introduse anterior.

•           procesorul efectueaza operatiile matematice logice in memorie.

•           rezultatele calculelor sunt trimise spre placile de extensie pentru a putea fi preluate de perifericele de iesire si spre dispozitivele de stocare permanenta, daca este necesara pastrarea lor.

Întrebări şi exerciţii:

1. Numiți unitățile funcționale ale calculatorului și explicați destinația lor.
2. Care este rolul memoriei interne? Cum se realizează memoria externă a calculatoarelor moderne?
3. Numiţi echipamentele periferice pe care le cunoaşteţi dumneavoastră.
4. Numiţi componentele unui calculator personal şi explicaţi destinaţia lor.
5. Care este structura și cum interacționează componentele unui calculator?
6.  Cum poate fi modificată configurația unui sistem de calcul? Care sînt avantajele modulare a calculatorului?
7. Desenaţi schema-bloc a calculatorului cu care lucraţi dvs. Care componente sînt obligatorii şi care opţionale pentru funcţionarea calculatorului?
8. Cum poate fi conectată la un calculator personal o unitate suplimentară de disc magnetic? O imprimantă laser? Un cititor de documente? O cameră de luat vederi?