MICROPROCESORUL Unitatea Central ă de Prelucrare (CPU – Central Processing Unit) este reprezentat ă în cazul PC- urilor de microprocesor considerat a fi.

Presentación del tema: "MICROPROCESORUL Unitatea Central ă de Prelucrare (CPU – Central Processing Unit) este reprezentat ă în cazul PC- urilor de microprocesor considerat a fi."— Transcripción de la presentación:

1 MICROPROCESORUL Unitatea Central ă de Prelucrare (CPU – Central Processing Unit) este reprezentat ă în cazul PC- urilor de microprocesor considerat a fi „creierul” calculatorului. Microprocesorul este un circuit integrat în care se afl ă sute de circuite electronice, fixat pe placa de baz ă (motherboard). Microprocesorul interpreteaz ă şi execut ă instrucţiunile dintr-un program. Tipul microprocesorului defineşte apartenenţa acestuia la o familie de microprocesoare care au caracteristici comune, ce determin ă performanţele calculatorului.

2 Piaţa sistemelor de calcul este dominat ă de dou ă familii mari de microprocesoare:  INTEL sau COMPATIBILE, folosite de calculatoarele IBM – PC sau compatibile, fabricate de firma IBM sau alte firme (AMD) ;  MOTOROLA, folosite de calculatoarele Machintosh realizate de firma APPLE. Cele dou ă tipuri de microprocesoare nu sunt compatibile, adic ă nu înţeleg acelaşi set de instrucţiuni. Microprocesor produs de firma AMD Microprocesor produs de firma INTEL

3 Microprocesorul cuprinde:  Unitatea de comand ă şi control (UCC) emite comenzi de transfer c ă tre dispozitivele de intrare/ieşire interpreteaz ă instrucţiunile din memoria intern ă emite comenzi de prelucrare c ă tre unitatea aritmetic ă şi logic ă şi de transfer c ă tre memoria intern ă.  Unitatea aritmetic ă şi logic ă (UAL) – execut ă operaţii aritmetice şi logice cu datele furnizate de memoria intern ă. Datele sunt stocate temporar în locaţii speciale de memorie numite regiştri. Dup ă efectuarea calculelor datele sunt transferate sub controlul UCC înapoi în memoria intern ă.

4  Regiştrii – servesc la memorarea pe scurt ă durat ă a datelor prelucrate de UAL. De m ă rimea regiştrilor depinde dimensiunea datei stocate şi prelucrate. M ă rimea regiştrilor reprezint ă num ă rul de biţi care pot fi prelucraţi la un moment dat de calculator (8 biţi, 16 biţi, 32 biţi, 64 biţi,...). Aceasta influenţeaz ă performanţele microprocesorului.  Generatorul de tact – stabileşte viteza de lucru a microprocesorului. Aceasta este dat ă de frecvenţa de tact, se m ă soar ă în MHz (megahertzi) şi arat ă num ă rul impulsurilor prin care se comand ă operaţiile. Cu cât frecvenţa de tact este mai mare cu atât viteza calculatorului este mai mare. Viteza cu care procesorul prelucreaz ă datele depinde de: o frecvența de tact (în MHz) - reprezint ă num ă rul de pași pe care îi poate executa procesorul într-o secund ă. o l ă țimea registrelor - reprezint ă num ă rul de biți care poate fi prelucrat de procesor într-un tact.

5 Microprocesorul este caracterizat de:  frecvenţ ă - aceasta este frecvenţa de tact, m ă surat ă în MHz şi determin ă viteza de lucru  cuvânt (l ă ţimea registrului) - (8 biţi, 16 biţi, 32 biţi, 64 biţi, …) – adic ă, cantitatea de informaţie pe care o prelucreaz ă simultan  l ă ţimea magistralei - (8, 16, 32, 64 biţi) – adic ă, cantitatea de informaţie care se poate „deplasa” simultan între procesor şi celelalte componente (similar num ă rului de benzi de pe şosea)  num ă rul, tipul şi viteza magistralelor.

6 Tipuri de procesoare Procesoarele sunt împ ă rţite de regul ă dup ă setul de instrucţiuni, astfel: o Procesoarele CISC (Complex Instructions Set Computer). Sunt procesoare cu set complet de instrucţiuni, cu format variabil, care permit un num ă r mare de moduri de adresare. o Procesoarele RISC (Reduce Instructions Set Computer). Sunt procesoare cu set redus de instrucţiuni, care au instrucţiuni elementare, majoritatea putând fi executate într-o singur ă perioad ă de ceas. Instrucţiunile au lungime fix ă, folosind un singur acces la memorie. Procesoarele actuale realizeaza un mixaj intre RISC si CISC.

7 MEMORIA INTERNĂ Are are funcția de stocare a datelor. În aceast ă memorie se depun atât datele de intrare cât și programele precum şi datele de ieșire și intermediare. Din punct de vedere intern memoria este aranjat ă într-o matrice de celule de memorie, fiecare celul ă fiind folosit ă pentru stocarea unui bit de date (0 sau 1 logic). Caracteristicile memorie interne sunt: Capacitatea memoriei interne - arat ă dimensiunea depozitului de informaţie; Timpul de acces - reprezint ă intervalul de timp care se scurge din momentul în care s-a emis o cerere de acces la memorie pentru a se executa o operaţie de citire sau scriere şi pân ă în momentul în care a început s ă se execute efectiv operaţia respectiv ă. Se m ă soar ă în microsecunde sau monosecunde; Ciclul de memorie - reprezint ă intervalul de timp în care se realizeaz ă o operaţie în memorie (citire sau scriere).

8 Unitatea de m ă sur ă a informației este bitul (bit). Opt biți formeaz ă un octet (byte – 1B). Uzual se folosesc multiplii ai octetului:  kilo-octet sau kilo-byte: 1KB=1024 octeți  mega-octet sau mega-byte: 1MB=1024 KB  giga-octet sau giga-byte: 1GB=1024 MB  terra-octet sau terra-byte: 1TB=1024 GB Exist ă dou ă operații de baz ă cu memoria:  citirea – accesarea conținutului memoriei (fetch).  scrierea – modificarea conținutului acesteia (store);

9 Exist ă dou ă tipuri de memorie intern ă : Memoria ROM (Read-Only Memory) poate fi doar citit ă, este permanent ă, nevolatil ă. datele din ea sunt scrise o singur ă dat ă de c ă tre fabricant şi nu pot fi modificate decât prin tehnologii special. ea conţine BIOS-ul (Basic Input/Output Sistem) un ansamblu de instrucţiuni necesare în procedura de pornire a calculatorului (Startup). Sarcina sa este s ă testeze componentele hardware şi s ă porneasc ă (iniţieze) înc ă rcarea sistemului de operare. Memorie de tip CMOS-RAM – este o memorie de tip special, de mici dimensiuni, alimentat ă de un acumulator propriu, astfel c ă îşi p ă streaz ă conţinutul şi dup ă oprirea calculatorului. În ea sunt stocaţi parametrii de configurare hardware necesari pentru pornirea calculatorului. Ea conţine şi circuitul pentru ceas, ce m ă soar ă timpul şi contorizeaz ă data calendaristic ă.

10 Memoria RAM (Random Access Memory) este o memorie în care se poate scrie şi din care se poate citi. La scoaterea de sub tensiune a sistemului, informaţiile scrise aici se pierd. este considerat ă memoria principal ă de lucru a calculatorului. poate fi citit ă şi modificat ă. în ea se încarc ă programele şi datele aferente acestora, în vederea execuţiei. Memoria intern ă este şi cea care alimenteaz ă cu instrucţiuni (din program) şi date, microprocesorul. Rezultatele prelucr ă rilor sunt depuse temporar tot în memoria intern ă. Obs. Fiind o memorie volatil ă datele se pierd la întreruperea aliment ă rii cu energie a calculatorului, de aceea înainte de oprirea calculatorului ele trebuie scrise pe un suport de memorie extern ă. Principalul suport de depozitare al informaţiilor este hard disk-ul, unde se afl ă instalat soft-ul de baz ă şi cel de aplicaţii. La un moment dat un program va fi citit de pe hard disk şi va fi înc ă rcat în memoria de tip RAM, de unde este lansat în execuţie.

11 Din punct de vedere al principiului de stocare a datelor memoria RAM poate fi de tip: DRAM (Dynamic Random Access Memory) este o memorie c ă rei conţinut se pierde dac ă prin semnalele de comand ă nu se specific ă reînc ă rcarea celulelor cu un anumit conţinut. Aceast ă operaţie se numeşte „reîmprosp ă tarea memoriei”. SRAM (Static Random Access Memory). memoria SRAM este o memorie care p ă streaz ă conţinutul celulelor binare f ă r ă prezenţa impulsurilor de reîmprosp ă tare.

12 Memoria de tip CACHE reţine un num ă r de comenzi din cele mai recente. La o nou ă solicitare a aceloraşi comenzi r ă spunsul va fi mai rapid, deoarece comanda solicitat ă se afl ă în zona de memorie special ă de tip CACHE, şi nu va mai fi nevoie s ă fie c ă utat ă pe întreg hard disk-ul. MEMORIA EXTERNĂ este cea care p ă streaz ă datele şi dup ă întreruperea aliment ă rii cu energie, a calculatorului. se mai numeşte şi permanent ă pentru ca p ă streaz ă datele pe timp nelimitat. are capacitate mare de stocare (practic nelimitat ă dac ă ne gândim c ă putem utiliza atâtea suporturi de câte avem nevoie). este folosit ă pentru a arhiva date şi programe, pentru a efectua salv ă ri şi restaur ă ri de date periodic, pentru lucrul curent cu calculatorul. ea foloseşte suporturi/dispozitive de stocare a datelor: hard-disk, dischet ă, discuri Jaz şi ZIP, CD, DVD, data cartridge, memorii flash, etc.

13 SUPORTURI / DISPOZITIVE DE STOCARE  Suporturile de stocare permit p ă strarea pentru un timp mai lung, sau mai scurt a informaţiilor.  Suporturile de stocare reprezint ă memoria extern ă. Memoria extern ă reprezint ă tipul de memorie destinat în special utilizatorilor dar şi unor programe (sistem de operare) care asigur ă interfaţa om-calculator, gestiunea echipamentelor din configuraţie, controlul execuţiei programelor utilizatorilor. Suporturile de stocare au:  capacitate mare de stocare  vitez ă de acces relativ mic ă în comparaţie cu memoria intern ă Acestea sunt de mai multe tipuri: discuri, benzi, memorii flash, etc.. Înregistrarea, citirea, ştergerea informaţiilor pe / de pe acest tip de memorie se face prin intermediul unor dispozitive specializate: unitate de dischet ă, unitate de CD, CD-Writer, Streamer, etc.

14 HARD DISK-ul (HDD)  este un suport magnetic, de capacitate mare  acesta poate fi fix (situat în interiorul carcasei calculatorului) sau mobil (detaşabil)  din punct de vedere al capacit ă ţii de memorare şi al vitezei de lucru este superior altor dispozitive de stocare.  Din punct de vedere al structurii fizice hard disk-ul este alc ă tuit din mai multe discuri magnetice montate pe un ax comun.

15 Fiec ă rui astfel de disc îi corespunde o pereche de capete de citire/scriere, care se deplaseaz ă în dreptul sectorului ce trebuie inscripţionat sau citit. Suprafaţa discului este împ ă rţit ă în piste (cercuri concentrice). Cantitatea de informaţie ce poate fi stocat ă depinde de caracteristicile constructive ale hard-discurilor. Informaţiile stocate pe hard disk pot fi în egal ă m ă sur ă citite, modificate, şterse, sau scrise. Din acest punct de vedere se consider ă hard disk-ul un echipament şi de intrare şi de ieşire.

16 SSD (SOLID-STATE DRIVE) este un dispozitiv de stocare a informației care folosește alt principiu faț ă de HDD – el folosește microcipuri pentru stocarea informației, într-o form ă nevolatil ă (p ă streaz ă informația și atunci când nu sunt conectate la o surs ă de curent) și f ă r ă a folosi p ă rți în mișcare.  au o rezistenț ă mai mare la șocuri  sunt mai silențioase  accesul la informația stocat ă se face mult mai rapid. Preţul unui astfel de dispozitiv este îns ă foarte mare în comparaţie cu celelalte tipuri de discuri dure.

17 DISCUL FLOPPY (discul flexibil) Floppy disk-ul sau discheta este un suport de stocare magnetic, mobil. Discheta este alc ă tuit ă dintr-un disc flexibil protejat de un înveliş de protecţie din plastic. Pentru a citi/scrie o dischet ă avem nevoie de o unitate de dischet ă în interiorul c ă reia se introduce discheta. Unitatea de dischet ă este prev ă zut ă cu un mecanism de citire/inscripţionare. Sunt dispozitive de stocare lente. Capacitatea standard a dischetei de 3,5 inch (1 inch=2,54 cm) este de 1.44 MB. Exist ă şi versiuni de 2,88 MB. Au existat de asemenea variante de dischete de 5,25 inch cu o capacitate de pân ă la 1,2 MB.

18 COMPACT DISK (CD) Este suport de memorie extern ă cu caracteristici superioare faţ ă de discurile flexibile. Stocarea şi accesarea datelor pe CD-ROM-uri, se realizeaz ă prin mijloace optice cu o vitez ă mult mai rapid ă, care reduc num ă rul de componente mecanice şi m ă resc fiabilitatea suportului. De aici şi denumirea lor de discuri optice. Citirea datelor stocate pe CD-uri se efectueaz ă cu dispozitive speciale. Acestea pot fi dispozitive ce permit numai citirea, sau dispozitive ce permite atât citirea cât şi inscripţionarea datelor. Pentru inscripţionarea datelor este necesar un dispozitiv special numit CD-Writer. Spre deosebire de floppy şi hard disc, informaţia nu este aranjat ă în cercuri concentrice, ci ca o singur ă spiral ă de la începutul discului pân ă la sfârşitul s ă u.

19 Din punct de vedere al posibilit ă ţilor de inscripţionare memoriile de tipul Compact Disk pot fi:  CD-ROM-ul (Compact Disk Read Only Memory) – este un mediu optic de stocare care permite numai citirea datelor.  CD-R - este un CD care poate fi inscripţionat o singur ă dat ă chiar şi de un utilizator obişnuit. El poate fi inscripţionat în etape şi informaţia deja scris ă se p ă streaz ă. Este nevoie de un program special de inscripţionare.  CD-RW - este un Compact Disk al c ă rui conţinut poate fi modificat de mai multe ori. El poate fi şters şi reinscripţionat. Este necesar şi în acest caz un program de reinscripţionare şi un echipament special pentru citire/scriere.

20 Digital Video Disc (DVD - Digital Versatile Disc ) DVD-urile sunt suporturi de memorie optic ă care stocheaz ă informaţia cu o densitate mult mai mare decât în cazul CD-urilor ajungându-se astfel la o capacitate de 4,5GB pe o suprafaţ ă de scriere. DVD-urile dual layer au o capacitate de 8,5GB obţinut ă prin folosirea a dou ă suprafeţe de scriere paralele. Sunt folosite pentru a stoca filme, muzic ă, date, etc. Ca şi în cazul CD-urilor exist ă variante DVD-R şi DVD-RW. Acestea pot fi citite şi înregistrate în unit ă ţi speciale pentru DVD.

21 DISCUL BLU-RAY Blu-ray este urm ă toarea generaţie de discuri video digitale. Avantajul discului Blu-ray este cantitatea de informaţii pe care o poate înmagazina.  Un disc Blu-ray cu un singur strat (single layer Blu-ray), care are aproximativ aceeaşi dimensiune ca un DVD, poate înmagazina pân ă la 27 GB de date  Un disc Blu-ray cu dou ă straturi (double layer Blu-ray) poate înmagazina 54 GB de date Blu-ray are o rat ă de transfer a informaţiei mult mai mare – 36 Mbps (mega biţi pe secund ă ) – ca DVD-urile actuale, care transfer ă la viteze de 10 Mbps. DISCUL ZIP ŞI JAZ Discurile ZIP şi Jaz sunt suporturi optice de capacitate mare de ordinul sutelor de MB. Sunt asem ă n ă toare dischetelor şi sunt folosite în general pentru arhivarea datelor şi pentru transferul acestora de la un calculator la altul.

22 DATA CARTRIDGE Data cartridge sunt casete cu band ă magnetic ă. Capacitatea lor la ora actual ă dep ă şeşte 1 GB (poate fi şi de ordinul zecilor de GB). Se folosesc pentru crearea copiilor de siguranţ ă în special de pe servere. Accesul la date este secvenţial, nu direct ca în cazul celorlalte memorii externe. Este nevoie de un dispozitiv special pentru a putea fi utilizate, numit Streamer. MEMORII FLASH Memorii flash sunt memorii externe portabile de capacitate mare. Sunt de dimensiuni mici şi au o vitez ă remarcabil ă de transfer a datelor. Se folosesc pentru stocarea datelor în vederea transferului acestora între calculatoare. Sunt variate ca form ă şi dimensiune. Se conecteaz ă la interfaţa USB printr-un dispozitiv ce se numeşte Flash Pen Drive.