Gamer
Administrator
 Din: Transilvania
Inregistrat: acum 14 ani
Postari: 202
|
|
1.1 Sisteme de calcul
Definiţie
Un sistem de calcul este un ansamblu de componente hardware (dispozitive) şi componente software (sistem de operare şi programe specializate) ce oferă servicii utilizatorului pentru coordonarea şi controlul executării operaţiilor prin intermediul programelor.
Orice sistem de calcul (computer system) pentru a realiza funcţiile sale de bază trebuie să execute următoarele operaţii:
- introducere date (citire) - I
- memorare date şi instructiuni (reprezentare) - M
- prelucrare date si instrucţiuni (procesare) - P
- ieşire date (scriere) - O
Funcţionarea unui sistem de calcul are loc după următoarea schemă de principiu:
Din punct de vedere hardware(tehnologic) partea cea mai importantă a unui sistem de calcul (SC) este unitatea centrală de prelucrare (UC) (Central Processing Unit) constituită din memorie (M) şi microprocesor (mP), acestea fiind produse ale microelectronicii. Pentru realizarea serviciilor sale un SC este înzestrat cu dispozitive de intrare/ieşire(I/O), unele fiind doar de intrare, altele fiind doar de ieşire, iar altele fiind şi de intrare şi de ieşire. Dispozitivele ce au functii şi de intrare şi de ieşire sunt:
ˇ unitatea de hard disk (HD) - dispozitiv de memorare cu acces rapid la informaţii, încorporat în SC, şi care conţine programele SO şi programe specializate (PS) în concordanţă cu preferinţele utilizatorului;
ˇ unitatea de floppy disk (FD) - dispozitiv de memorare cu acces lent la informaţii şi care permite utilizarea unei dischete ( de regulă, de dimensiune 3,5 inc.), disc magnetic de memorare ce poate să stocheze şi să păstreze pe timp nelimitat informaţii sub formă de programe şi date de volum nelimitat;
ˇ monitorul - dispozitiv de afişare (display) alfanumerică şi grafică alb/negru şi color şi care este o interfaţă grafică în dialogul om-calculator.
Dispozitivele de intrare (citire) (I) ce pot există în configuraţia unui SC sunt:
ˇ tastatura (keyboard) - dispozitiv cu taste numerice şi alfanumerice pentru introducerea de comenzi şi date ce vor fi prelucrate de programele SO şi PS;
ˇ CD-ROM - dispozitiv de memorare de mare capacitate cu acces rapid la informaţii şi care stochează -în vederea citirii- programe şi fişiere de volum foarte mare;
ˇ mouse - dispozitiv mobil care prin intermediul unui cursor grafic reprezentat pe monitor poate să indice selectarea unor simboluri grafice sau butoane logice ce vor avea ca efect executatea unor operaţii specifice programelor SO şi PS;
ˇ scanner - dispozitiv pentru preluarea (memorarea) de imagini de pe suport hârtie, memorarea realizându-se în fişiere sub formă de hărţi (bitmap) de puncte (pixeli);
ˇ digitizor - dispozitiv pentru preluarea (memorarea) de coordonate ale unor puncte ce reprezintă hărţi, scheme, planuri, etc. în vederea prelucrării lor de către diverse programe care să genereze imagini ce urmează apoi a fi procesate;
ˇ camera TV - dispozitiv pentru preluarea pe suport film a unor imagini reale şi care urmează a fi prelucrate.
Dispozitivele de iesire (scriere)(O) ce pot exista în configuraţia unui SC sunt:
ˇ imprimanta grafică - dispozitiv ce utilizează suport hârtie sau folie de plastic pentru realizarea de reprezentări grafice;
ˇ plotter - dispozitiv tip masă de desen sau planşetă pentru realizarea de desene;
ˇ film - dispozitiv pentru preluarea de imagini din memoria unui calculator;
ˇ boxe audio - dispozitive pentru redarea sunetelor (dispozitive multimedia).
Unitatea centrală de prelucrare (UC)
Arhitectură şi funcţionare
Funcţii :
- operaţii de de prelucrare a informaţiilor şi controlul comunicaţiilor ;
- operaţii de citire/scriere de informaţii din/în memoria principală;
- operaţii de coordonare şi control pentru dispozitivele I/O.
Componente: - componenta de memorare (memoria internă- M); realizează memorarea
datelor (D), instrucţiunilor ( programelor- P), rezultatelor intermediare
(de lucru-L), rezultatelor finale (R);
- componenta de execuţie ( unitatea aritmetico-logică - Ual); realizează
calcule aritmetice şi logice cunoscute din matematică;
- componenta de comandă - control ( Ucc) ; realizează prelucrarea
ordonată a instrucţiunilor programelor şi coordonează funcţionarea
celorlalte componente, inclusiv a dispozitivelor I/O.
Performanţă: Orice sistem de calcul are puterea de procesare funcţie de memoria internă şi de microprocesorul (mP) cu care este înzestrat, acesta fiind constituit din unitatea de comandă-control (Ucc) şi unitatea de execuţie(Ual).
Modul de funcţionare : calculatoarele actuale sunt construite pe baza modelului unui calculator de tip John von Neumann, şi anume, un calculator are ca sarcină principală execuţia programelor utilizatorilor; pentru a fi executat pe calculator, un program trebuie să se afle într-o anumită stare, numită “executabilă”, stare obţinuta din “instrucţiunile sursă” (enunţuri conform sintaxei şi semanticei unui limbaj de programare) ale programului stocate în memoria externă de tip hard disk (HD), floppy disk (FD) sau compact disk (CD); instrucţiunile sunt executate secvenţial, adică “ pas cu pas”, şi folosind memoria internă prin intermediul aşa-numitelor variabile definite conform structurilor de date oferite de limbajul de programare, au ca efect realizarea de operaţii conform unei logici. Aceasta logică a fost implementată în instrucţiuni în conformitate cu raţionamentul pentru rezolvarea unei anumite probleme;
Prin intermediul compilatorului limbajului de programare, instrucţiunile sursă ale programului sunt analizate sintactic şi semantic şi sunt transformate în aşa-numita “formă obiect” a programului, care mai departe va fi convertită în “forma executabilă”, formă ce este memorată în memoria internă, atunci când se doreste lansarea în execuţie a programului.
Lansarea în execuţie a unui program se face prin intermediul sistemului de operare şi prin realizarea funcţiilor UC, astfel:
ˇ forma executabilă a instrucţiunilor este stocată în memoria internă M;
ˇ conform cerinţelor programului, prin intermediul dispozitivelor de intrare(I), datele de intrare sunt stocate în memoria internă la comanda Ucc;
ˇ prin comanda Ucc, instrucţiunile stocate în memorie sunt prelucrate şi se dă comanda Ual pentru a prelua datele stocate în M în vederea realizării de calcule aritmetice şi logice;
ˇ prin operaţiile executate de Ual se obţin rezultate intermediare ce sunt temporar stocate în M pentru ca ulterior să fie utilizate în scopul obtţnerii rezultatelor finale ce vor fi socate in M ;
ˇ prin comanda Ucc, rezultatele finale stocate în M vor fi transmite dispozitivelor de ieţire (O).
Microprocesorul (mP)
La baza funcţionării unui calculator(SC) se află microprocesorul(mP), inventat în anul 1971 de către ing. M.F. HOFF de la firma INTEL, care a produs o adevarată revoluţie în domeniul calculatoarelor şi al informaticii, având un impact deosebit în toate domeniile stiintifice, economice şi sociale. Microprocesorul (mP) a fost inventat ca urmare a rezultatelor obţinute în trei domenii speciale apărute şi dezvoltate în secolul XX:
ˇ sisteme cibernetice;
ˇ programare;
ˇ circuite integrate.
Din acest motiv, microprocesorul poate fi considerat un “calculator în miniatură” constituit din:
ˇ unitatea de comandă - control (Ucc);
ˇ unitatea de execuţie (operaţii aritmetice şi logice-Ual);
ˇ memorie proprie formată din 14 registre(MmP).
Activitatea primelor componente (Ucc, Ual) are loc prin utilizarea celor 14 registre: 2 pentru comandă-control, 4 pentru date (informaţii) şi 8 pentru adrese.
Un registru este un element esenţial în procesul de prelucrare a informaţiilor provenite din activitatea de execuţie a programelor aflate în memoria internă a calculatorului. Acesta reprezintă o unitate de adresare a memoriei interne în cadrul procesului de adresare a conţinutului memoriei interne, proces prin intermediul căruia are loc accesarea informaţiilor stocate în memorie. Unitatea de adresare se numeşte cuvânt de memorie. Performanţele microprocesorului sunt funcţie de:
ˇ organizarea şi reprezentarea informaţiilor;
ˇ organizarea şi capacitatea memoriei interne;
ˇ tehnica de adresare a memoriei interne;
ˇ metodele de execuţie a operaţiilor în procesarea informaţiilor;
ˇ viteza de lucru (frecvenţa de lucru) în execuţia operaţiilor.
Formal, memoria internă este considerată o structură liniară (mi)i.>0, mi fiind 0 sau 1 cu semnificaţia “stins”, respectiv “aprins” şi reprezintă o poziţie binară, numită bit (binary digit). Prin urmare, o succesiune de biţi poate fi utilizată pentru stocarea de informaţii convertite în poziţii binare. Unitatea de masură pentru memorie este byte-ul (octet-ul) şi reprezintă o succesiune de 8 poziţii binare, de exemplu 0 1 0 1 0 1 1 1
1b = 8 biţi sau 1o = 8 biţi. Multiplii byte-ului sunt:
1 Kb = 1024 b = 210 b ; 1 Mb = 1024 Kb =220 b ; 1 Gb = 1024 Mb = 230 b.
Din punct de vedere logic, memoria internă a unui calculator este organizată în blocuri de memorie, 1 bloc = 64 Kb, aceste blocuri având destinaţii precise în stocarea informaţiilor pentru buna funcţionare a calculatorului sub un sistem de operare adecvat.
Un rol important în utilizarea memoriei interne şi in procesul de prelucrare a informaţiilor are conceptul de cuvânt de memorie (word), acesta fiind de fapt o unitate de masură (unitate de adresare) în sistemul de coordonate (adrese) ataşat unei memorii interne având o anumită organizare logică, de exemplu în blocuri.
În evoluţia sistemelor de calcul, capacitatea cuvântului de memorie a fost variabilă şi a determinat creşterea performanţelor acestora, în acest sens este cunoscută clasificarea microprocesoarelor în generaţii funcţie de capacitatea cuvântului de memorie utilizat:
ˇ 1 cuv. = 4 biţi;
ˇ 1 cuv. = 8 biţi = 1 b;
ˇ 1 cuv. = 16 biţi = 2 b;
ˇ 1 cuv. = 32 biţi = 4 b.
În acest sens, până în prezent sunt cunoscute următoarele generaţii de microprocesoare:
ˇ gen. 1 - mP tip 4004, 8008, 1w = 4 biţi ( dupa anul 1971 );
ˇ gen. 2 - mP tip XT 8080, 1w = 8 biti ( dupa anul 1974 );
ˇ gen. 3 - mP tip AT 8088, 8086, 80186,80286, 1w = 16 biţi ( dupa anul 1978; in 1981 apare PC ; in 1982 apar 80186, 80286);
ˇ gen. 4 - mP tip AT 80386, 1w = 32 biţi ( anul 1985 );
ˇ gen. 4,5 - mP tip 80486, 80586(Pentium), 80860, RISC-I860, etc.,1w = 32 biţi(după anul 1989; 80486 înglobează şi coprocesorul matematic 80387;1993-586 ).
Performanţa microprocesorului este dată şi de viteza de lucru (frecvenţa de lucru-impulsuri la intervale foarte mici de timp), masurată în MHz şi care determină realizarea unei viteze de execuţie de câteva milioane de instructiuni/secundă. Dacă primele microprocesoare aveau frecvenţa de lucru de 4MHz(mP 8088), 8MHz(mP 80186), 16MHZ(mP 80286), 30 MHz(mP 80386) , astăzi microprocesoarele actuale lucrează cu o frecvenţă de ordinul 400/500 MHz sau 700/900 MHz, aceasta datorându-se faptului că modernizarea lor este tot timpul în atenţia proiectanţilor şi fabricanţilor de microprocesoare, dar şi pentru că acestea încorporează aşa-numitul coprocesor matematic ce măreste viteza de lucru la execuţia operaţiilor aritmetice cu numere reale.
Performanţa microprocesorului este determinată şi de spaţiul de memorie internă pe care il poate adresa. Dacă primele microprocesoare erau construite să adreseze un spaţiu de memorie de 256Kb, 640Kb, sau 1Mb, astăzi există microprocesoare ce sunt proiectate sa adreseze un spaţiu de memorie de 32Mb, 64Mb.
Concluzie. Performanţa microprocesoarelor este determinată de:
ˇ capacitatea cuvântului de memorie utilizat;
ˇ viteza de lucru (frecvenţa de lucru);
ˇ spaţiul de memorie internă adresabil.
Din punct de vedere al comunicaţiilor informaţiilor în funcţionarea unui sistem de calcul, se disting 3 tipuri de informaţii (magistrale-trasee de cupru ce generează informaţii binare şi prin care se realizează comunicarea mP cu celelalte componente ale SC) :
ˇ informaţii ce reprezintă valori (date; pe 16 biţi);
ˇ informaţii ce reprezintă adrese (coduri; pe 20 biţi);
ˇ informaţii ce reprezintă control (comenzi).
Microprocesorul îşi exercită funcţiile, şi anume prelucrează programele aflate în memoria internă, prin utilizarea, coordonarea şi controlul:
ˇ memoriei interne;
ˇ dispozitivelor rapide (HD, FD, CD);
ˇ dispozitivelor auxiliare ( diverse dispozitive I/O).
Unitatea de comandă-control (Ucc) este utilizată de microprocesor pentru a programa execuţia secvenţială în timp a tuturor manevrelor necesare în vederea executării unei instructiuni (comenzi) aflată temporar în memoria internă. În acest scop, Ucc :
- generează semnalele de comandă pentru întregul sistem de calcul;
- dirijează fluxul de date;
- corelează viteza de lucru a unităţii centrale cu timpul de acces al memoriei ;
- reglează acţiunile sale funcţie de un semnal de ceas a cărei frecvenţă este de ordinul MHz-ilor.
Semnalele prin care microprocesorul realizează comenzi de execuţie spre memorie sau spre alte componente ale sistemului se numesc semnale de comandă, iar semnalele prin care microprocesorul primeşte informaţii despre diferite componente ale sistemului se numesc semnale de stare. Comunicarea dintre microprocesor şi celelalte componente ale sistemului se face prin intermediul magistralelor externe. Efectuarea unor transferuri interne de date se realizează prin magistrala internă de date. La magistralele de date şi de comenzi pot fi cuplate circuite de I/O ce realizează legatura cu dispozitivele I/O.
Memoria microprocesorului(MmP) formată dintr-un număr de registre are rolul de a păstra temporar date, adrese de memorie şi informaţii de stare şi control. Aceste registre sunt impărţite în următoarele categorii:
ˇ registre generale - în număr de 8 şi clasificate în registe de date ( notate AX, BX, CX, DX), registre de pointer ( SP, BP), registre de index ( SI, DI);
ˇ registre de segment(adresare) - în număr de 4 şi notate prin CS(adresa de bază a segmentului de memorie care conţine codul programului), SS(segmentul de stivă curent), DS(segmentul de date curent - datele şi variabilele programului), ES (extrasegmentul curent);
ˇ registrul pointer-ului de instrucţiune (IP- Instruction Program sau PC-Program Counter)- conţine adresa de memorie a următoarei instrucţiuni ce trebuie executată;
ˇ registrul indicatorilor de stare şi control - conţine informaţii referitoare la natura rezultatului unei operaţii aritmetice(13 indicatori pentru 80386 şi 20 indicatori pentru microprocesorul 80486);
Observatie.Microprocesorul 80386 utilizează în plus încă două registre de segment FS şi GS.
Pentru a executa o instrucţiune, în sistemul de calcul au loc următoarele evenimente:
- mP depune pe magistrala de date valoarea din registrul IP;
- mP depune pe magistrala de comenzi comanda de citire din memorie;
- memoria internă preia de pe magistrala de date valoarea care a fost stocată din IP;
- este cautată adresa dată de aceasta valoare şi se preia conţinutul ce va fi stocat pe magistrala de date;
- mP depune pe magistrala de comenzi comanda de terminare a citirii din memorie;
- mP citeşte de pe magistrala de date valoarea stocată anterior şi execută instrucţiunea codificată prin această valoare;
- valoarea din registrul IP este incrementată cu o unitate.
Fizic, microprocesorul este construit din circuite integrate (module) numite cip-uri (chips în engleză care înglobează Ucc, Ual, MmP şi se află pe aşa-numita placă de bază în interiorul unităţii de sistem ( system unit). Pe placa de bază se mai află:
ˇ cipuri de memorie; circuite VLSI(Very Large Scale Integration)
ˇ coprocesor matematic;
ˇ cip pentru generatorul de ceas;
ˇ cip pentru sunet;
ˇ cip pentru accesul direct la memorie;
ˇ cipuri pentru controlul dispozitivelor I/O.
Cele mai importante firme din lume producătoare de microprocesoare sunt:
Intel, Motorola, AMD, Cyrix/IBM, PowerPC, Digital Alpha, Sun Sparc,MIPS,ARM
Memoria internă (M)
Memoria unui sistem de calcul este de mai multe tipuri:
Din punct de vedere fizic, memoria aflată pe placa de bază a unui calculator este constituită din câteva cipuri de capacitate 4Mb, 8Mb, 16Mb, 32Mb sau maxim 64Mb ce reprezintă memoria principala a sistemului de calcul, ce include o memorie de bază de 640Kb de tip RAM. Oricare ar fi tipul de memorie, aceasta este considerată constituită din celule de memorie (bytes), celula fiind cea mai mică parte a memoriei ce poate fi adresată direct şi care reprezintă unitatea de masură a memoriei, 1 celulă = 1 byte = 1 octet= 8 biţi.
Celulele de memorie sunt folosite pentru stocarea diferitelor tipuri de informaţii (numerice, alfabetice, grafice, sunete, etc.). Evident, în funcţie de natura informaţiei , pentru un tip de informaţie, se utilizează una sau mai multe celule de memorie. De exemplu, pentru reprezentarea în memorie a numerelor reale se utilizează 4, 6, 8 sau 10 celule (bytes), în cazul limbajului de programare Borland Pascal, determinând utilizarea mai multor domenii de valori reale: Single, Real, Double şi Comp, Extended, domenii ce se deosebesc prin precizia de calcul pe care o oferă în acest mod.
Prin urmare, limbajele de programare oferă metode şi tehnici diferite pentru reprezentarea informaţiilor, determinând precizii de calcul diferite, utilizatorul fiind acela care va decide, în funcţie de precizia de calcul dorită, limbajul de programare ce trebuie folosit sau programul de calcul ce trebuie apelat. Initial, în standardul Pascal era cuprins doar domeniul Real, celelalte au fost cuprise în convenţia IEEE (Institute for Electrical and Electronics Engineers).
1.2 Sisteme de operare
Definitie. Un sistem de operare este un sistem de programe care coordonează toate activitătile de calcul ce se desfăşoară într-un SC pentru execuţia programelor utilizatorilor folosind eficient resursele SC (memoria, mP, dispozitivele I/O).
Funcţii generale:
ˇ comandă şi controlează execuţia programelor utilizatorilor;
ˇ iniţializează sistemul de calcul şi verifică starea resurselor SC;
ˇ comandă şi controlează activitatea dispozitivelor I/O;
ˇ formatează HD (hard disk) şi FD (floppy disk);
ˇ prelucrează şi modifică starea fişierelor şi programelor;
ˇ asigură un sistem de protecţie a datelor şi programelor;
ˇ defineşte structura sistemului de fişiere;
ˇ gestionează (asigură partajarea) resurselor SC.
Definiţie rezumat : SO- sistemul de operare este o colecţie de programe(sistem de programe) ce are un nucleu şi care se încarcă de pe HD în memoria internă la pornirea SC şi realizează interfaţa dintre utilizator şi dispozitivele I/O, defineşte structura sistemului de fişiere şi gestionează resursele SC în scopul executării programelor aplicative ale utilizatorilor.
Pentru a înţelege rolul important al sistemului de operare, prezentăm schema următoare:
Componentele SO :
ˇ Nucleu - realizează servicii pentru legătura cu rutinele BIOS şi legătura cu cerinţele programelor utilizatorilor (această componentă se încarcă de pe HD în memoria internă odată cu iniţializarea SC);
ˇ Comenzi/Programe utilitare - realizează servicii pentru utilizarea eficientă a resurselor SC ( aceste servicii sunt oferite utilizatorului în orice moment în funcţie de scopurile sale).
Tipuri de sisteme de operare
Perfecţionarea continuă a componentelor hardware ale unui SC implică perfecţionarea şi modificarea atât a sistemelor de operare, cât şi a componentelor software instalate pe SC. În timp, aceste perfecţionări şi modificări au creat dificultăţi în privinţa utilizării unor programe de pe un sistem de calcul pe altul, sau sub diverse sisteme de operare. Din aceste motive, pentru un SO şi în general pentru produsele software, sunt importante următoarele atribute:
ˇ compatibilitatea - posibilitatea recunoaşterii acestora de alte SO sau produse software şi invers;
ˇ portabilitatea - instalarea şi execuţia acestora pe diverse SC;
Sistemele de operare şi în general produsele software înglobează inteligenţa şi eforturile unor colective de cercetători, specialişti şi experţi pe o anumită perioadă de timp, aceasta variind pâna la nivelul zecilor de ani, uneori perfecţionările şi modificările necesare fiind realizate de alte colective. De aici, aşa-numitele “versiuni” ale produselor software obţinute prin perfecţionări şi modificări..
În special, pentru sistemele de operare sunt importante următoarele atribute:
ˇ monouser - serviciile SO sunt oferite-la un moment dat- doar unui singur utilizator;
ˇ multiuser -serviciile SO sunt accesate simultan de aplicaţii ale mai multor utilizatori;
ˇ monotasking - SO execută -la un moment dat- o singură sarcină (task,proces);
ˇ multitasking - SO execută simultan mai multe programe (task-uri, procese).
1.3 Limbajul unui SO
O
rice limbaj de operare este astfel conceput şi elaborat, încât să realizeze în mod optim funcţiile(serviciile) pe care trebuie să le execute, dar în acelaşi timp să ofere o interfaţă comodă şi eficientă între utilizator şi resursele SC. Tocmai aceste deziderate au contribuit până în prezent la apariţia diverselor sisteme de operare. Evident, unele SO au apărut şi au dispărut, iar altele s-au perfecţionat tinând seama de tehnologia hardware, dar şi de dezvoltarea software. Acelaşi lucru se poate afirma şi despre domeniul limbajelor de programare. Atât sistemele de operare, cât şi limbajele de programare s-au perfecţionat pentru a oferi utilizatorului metode şi tehnici moderne în procesarea informaţiei, în ceea ce se astăzi numeşte tehnologia informaţiei (IT-Information Technologies).Din acest punct de vedere, un SO trebuie să execute următoarele operaţii de bază:
ˇ localizarea informaţiei;
ˇ memorarea/stocarea informaţiei;
ˇ procesarea/reprezentarea informaţiei;
ˇ comunicarea/vizualizarea informaţiei.
L
imbajul sistemului de operare trebuie să ofere utilizatorului un mod eficient pentru ca acesta să poată să acceseze aceste operaţii de bază din domeniul tehnologiei informatiei. Aceste cerinţe de bază au determinat ca sistemele de operare care sunt folosite în prezent să aibă, atât asemănări, cât şi deosebiri privind limbajul, utilizarea resurselor SC, comenzile, serviciile oferite. Evident, structura sistemelor de calcul, performanţa şi tehnologia hardware au influenţat considerabil concepţia, structura şi performanţa sistemelor de operare actuale.
Pentru a scoate în evidenţă rolul SO în utilizarea unui SC prezentăm schema următoare (nivele ale diverselor operaţii în relaţia Utilizator - SC):
Din schema de mai sus se poate deduce rolul important al sistemului de operare în întreaga activitate a sistemului de calcul. Resursele gestionate de SO sunt:
ˇ fizice ( microprocesoare, memorie internă, dispozitive I/O);
ˇ logice (programe utilitare, programe specializate, programe utilizator);
ˇ informaţionale (fişiere, baze de date, date de intrare/ieşire).
Realizarea funcţiilor de bază ale sistemului de calcul se face prin intermediul SO care face legatura Hardware-Software-Utilizator, prin urmare se pot evidenţia diverse nivele ale interacţiunii Hardware-Software:
Microprogramele considerate ca un software primar sunt localizate într-o memorie de tip ROM şi reprezintă un interpretor al instrucţiunilor în limbaj maşina ce le traduce în operaţii binare.
Limbajul maşina este un ansamblu de instrucţiuni pentru realizarea operaţiilor aritmetice, logice, de comparaţie, de conversie şi de intrare/ieşire, instrucţiuni interpretate de microprograme pentru a fi traduse în operaţii binare executate de unitatea centrală (UC).
Un interpretor este un program pentru interpretarea instrucţiunilor scrise într-un limbaj de programare în vederea codificării lor direct în intrucţiuni din limbajul maşină. De asemenea, există interpretoare de comenzi ale sistemelor de operare.
Un compilator este un program corespunzător unui limbaj de programare pentru analiza sintactică şi semantică a instrucţiunilor scrise(programul sursa) în vederea rezolvării unei probleme, instrucţiuni ce vor fi traduse în aşa-numita formă obiect( program object), formă ce mai departe va fi tradusă în instrucţiuni ale limbajului maşina, şi care se numeşte forma executabilă a programului sursă iniţial. De menţionat că pentru execuţia unui program, este nevoie ca programul să fie sub formă executabilă, formă ce va fi stocată în memoria internă în vederea execuţiei programului respectiv.
Un utilitar este un program de interfata între utilizator şi sistemul de operare în vederea accesării unui serviciu oferit de SO.
Un editor este un program pentru prelucrarea de instrucţiuni, texte , imagini, formule, etc.
În domeniul utilizării calculatoarelor, limbajele se clasifică în nivele, în funcţie de raportul faţă de limbajul maşină (nivel 0):
ˇ limbaje de asamblare (nivel 1) - instrucţiuni/comenzi exprimate prin mnemonice (prescurtări ale numelor unor operaţii) ce acţionează asupra unor adrese ce nu sunt absolute, ci simbolice; un program traductor numit asamblor, traduce(codifica) instrucţiunile în instrucţiuni elementare din limbajul maşină; unele componente ale SO sunt scrise în limbaj de asamblare;
ˇ limbaje de macro-asamblare (nivel 2) - instrucţiuni formate din macro-instrucţiuni ce reprezintă o comprimare a unor instrucţiuni specifice unui limbaj de asamblare;
ˇ limbaje evoluate (de nivel înalt; nivel 3) - limbaje simbolice ce au structura instrucţiunilor apropiată aspectului algoritmic bazat pe structuri de control (instrucţiuni structurate), cunoscute sub denumirea de limbaje de programare; aceste limbaje sunt utilizate prin compilatoare sau medii de dezvoltare (editare, compilare, execuţie, depanare, etc.); de-a lungul vremii au fost concepute şi elaborate foarte multe (de ordinul sutelor) limbaje de programare, dar în prezent sunt utilizate doar câteva (cele ce au rezistat perfecţionărilor sistemelor de calcul):C++, Objective C, Pascal, Modula, Ada95, Java, CLOS, Fortran, Basic, etc.
ˇ limbaje specializate ( de nivel înalt; nivel 4) - limbaje simbolice bazate pe structuri de control având instrucţiuni ce operează asupra unor entităţi de bază (obiecte), de exemplu: înregistrare, obiect grafic, eveniment, cunoştinţă, etc., aceste limbaje sunt specifice fiecărui domeniu în care se realizează prelucrări: Baze de date ( limbajele Dbase, FoxPro, Paradox, Clipper), Grafică pe calculator (limbajul MIRA), Modelare şi simulare (limbajele Simula, Smalltalk), Inteligenţă artificială (limbajele Prolog, Lisp);
ˇ limbaje pseudo-cod ( nivel 5) - limbaje algoritmice ce au instrucţiuni apropiate de limbajele de programare, dar şi de limbajele ştiinţifice şi cele naturale;
Schematic, nivelele limbajelor artificiale utilizate în cadrul sistemelor de calcul au următoarea reprezentare:
1.4 Concepte moderne
Program = program sursă ( colecţie de declaraţii şi instrucţiuni scrise într-un limbaj de programare) sau program obiect ( rezultatul acţiunii compilatorului asupra programului sursă sau program executabil ( rezultatul traducerii formei obiect în limbaj maşină, toate acestea fiind stocate pe unităţi de memorie externă (HD, FD, CD) sub formă de fişiere.
Proces/Task = sarcini/acţiuni rezultate din execuţia unui program executabil ce sunt gestionate de UC, memoria internă şi dispozitivele I/O conform cu concepţia şi funcţiile sistemului de operare instalat pe SC.
Device = echipament de comunicaţie sau de intrare/ieşire (consolă, imprimantă, mouse, etc.) gestionat de sistemul de operare prin referirea acestora cu ajutorul numelor fizice (de exemplu CON pentru consola, COM1, COM2 pentru porturi comunicaţii, LPT1, LPT2 pentru imprimante) sau numelor logice.
Drive = unitate de memorie externă (fizică sau virtuală ce este accesată prin unul din numele logice A:, B:, C:, D:, etc. şi care reprezintă memorie fizică externă oferită de HD, FD, CD. De regulă, se utilizează următoarea repartizare:
A: , B: - pentru unităţi FD (floppy disk)
C: , D: , E: , etc. - pentru unităţi virtuale ale HD sau unitatea CD.
Fişier = colecţie de informaţii sub diverse forme stocate pe unităţi de memorie externă: HD(hard disk), FD(floppy disk), CD(compact disk). Conceptul de fişier reprezintă elementul fundamental al organizării informaţiei pe unităţile de memorie (HD,FD,CD) şi asupra căruia SO operează prin intermediul comenzilor (directe sau indirecte) şi utilitarelor. SO gestionează întregul sistem de fişiere create pe HD,FD sau CD printr-o organizare simplă, precisă, logică şi riguroasă, şi anume o structură arborescentă cu un număr mare de niveluri. Identificarea unui fişier se realizează prin aşa-numitul specificator de fişier format, din punct de vedere lexical, din două părţi: numele fisierului (file name) şi extensia (extension), adică
Directory / Folder = catalog (director) care este elementul de bază ce descrie organizarea fişierelor pe o unitate logică de memorie de pe HD, FD, CD. Acesta va fi un nod dintr-o structură arborescentă ataşată fiecărei unităţi logice de memorie. Sistemul de operare utilizează acest concept pentru gruparea mai multor fişiere într-o zonă de memorare în vederea localizării eficiente a lor, gruparea fiind o opţiune a utilizatorului. Această organizare este o “tabla de materii” (cuprins) pentru unitatea logică de memorie.
Definiţie. Un arbore este un graf neorientat constituit dintr-o mulţime de noduri din care unul se numeşte rădăcină, iar celelalte se numesc noduri neterminale sau noduri terminale, şi un număr de muchii de legătură între noduri determinând o structură de organizare a nodurilor pe nivele:
ˇ nivelul 0 constituit doar din nodul rădăcină;
ˇ nivelul 1 constituit din noduri “legate” de nodul rădăcină;
ˇ nivelul 2 constituit din noduri “legate” unic de unele noduri din nivelul 1;
ˇ nivelul k > 2 constituit din noduri “legate” unic de unele noduri din nivelul
(k-1).
Nodurile de pe un nivel k se numesc noduri “tată”, iar nodurile de pe nivelul următor (k+1) se numesc noduri “fiu”. Nodurile care nu au nici un “fiu” se numesc noduri terminale, iar nodurile care au cel puţin un “fiu” se numesc noduri neterminale. Orice nod “fiu” are un unic nod “tată”, iar nodul rădăcina nu are “tată”, dar are cel puţin un “fiu”.
Prin urmare, un arbore notat prin Arb este determinat de o mulţime de noduri:
ˇ R - nodul rădăcina de pe nivelul 0;
ˇ N1, N2, … , Nm noduri de pe nivelul 1;
ˇ noduri de pe nivelul k > 1,
şi de o mulţimea de muchii de legătură:
ˇ N1, N2, … , Nm nodurile de pe nivelul 1 “legate” de nodul rădăcină R;
ˇ nodul de pe nivelul k >1 “legat” de nodul
de pe nivelul (k-1).
Un drum de lungime k > 0 în arborele Arb este sistemul ordonat de noduri (R, Nod1, Nod2 , …, Nodk), unde R este nodul rădăcină şi orice 3 noduri consecutive A,B,C din sistem verifică faptul că nodul B este “fiul” lui A şi “tatăl” lui C. Nodul R se numeşte extremitatea de început, iar nodul Nodk se numeşte extremitatea de sfârşit.
Proprietate. Orice nod diferit de rădăcină are proprietatea că este extremitatea de sfârşit a unui drum unic având nodul rădăcină R ca extremitate de început.
Reprezentarea grafică de mai jos prezintă structura arborescentă Arb:
Sistemul de operare foloseşte această structură arborescentă (ierarhică în scopul organizării fişierelor memorate într-o memorie externă (HD, FD, CD). Arborele ataşat unei unităţi de memorie este construit astfel:
ˇ nodul rădăcină este directorul rădăcină (root directory) notat “\’ (backslash);
ˇ nodurile neterminale sunt nume de directoare / subdirectoare;
ˇ nodurile terminale sunt nume de fişiere.
Definiţie.
Un nume de director / subdirector este secvenţa de caractere
c1c2 … cn , unde n < 9 şi
ck , k=1..n, este o literă, cifră sau semn special ( caracter ASCII); secvenţa de
caractere semnifică numele directorului ( directory name).
Orice unitate HD şi FD pentru a memora fişiere trebuie să treacă în prealabil prin operaţia de formatare. De regulă, un HD este formatat înainte de instalarea sistemului de operare pe sistemul de calcul, sau când din cauza unor incidente, SO trebuie reinstalat. Un FD este formatat la prima memorare de fişiere sau atunci când se poate renunţa la vechile fişiere memorate.
D
irectorul rădăcină pentru o unitate de memorie se ceează odată cu operaţia de formatare. La formatarea unui HD, opţional se poate genera virtual o partiţie a spaţiului de memorie, oţinându-se astfel mai multe unităti de memorie, lucru imposibil la FD sau CD.
Formatarea hard disk-ului (HD). Formatarea HD-ului este o operaţie specială ce are ca scop verificarea suportului de memorare, marcarea zonelor defecte şi rezervarea zonelor pentru SO (programul de încarcare- bootstrap, tabela de alocare a fişierelor-FAT(File Alocation Table), directorul rădăcină -root directory ), respectiv pentru fişiere.
Arborele de mai jos este un exemplu privind organizarea spaţiului de memorare din unitatea C: de pe un HD, şi anume sunt prezentate o parte din directoare şi subdirectoare create de sistemul de operare la instalare, sau create de utilizator prin instalarea unor programe specializate sau din proprie iniţiativă.
Formatarea floppy disk-ului (FD). Formatarea FD-ului este o operaţie obişnuită ce are ca scop verificarea suportului de memorare, marcarea zonelor defecte şi rezervarea zonelor pentru tabela de alocare a fişierelor- FAT(File Alocation Table), directorul rădăcină -root directory şi pentru fişiere.
Arborele de mai jos este un exemplu privind organizarea spaţiului de memorare din unitatea A: ( FD), şi anume sunt prezentate o parte din directoare şi subdirectoare create de utilizator din proprie iniţiativă, precum şi o parte din fişierele ce trebuie să fie pastrate pe suport magnetic.
Cale (drum-path)= secvenţă de nume de directoare (cataloage) separate prin caracterul ‘\’ ce semnifică legătură director-subdirector, secvenţă ce descrie drumul având extremitatea de început directorul rădăcină, iar extremitatea de sfârşit numele unui fişier ce este specificat.
Specificarea (adresarea; accesarea) unui fişier se realizează în sistemele de operare DOS şi Windows prin următoarea construcţie:
[ d: ] [ <cale> ] <nume> [ . <ext> ] , unde
ˇ reprezintă numele logic al unităţii de memorie (FD,HD, CD);
ˇ <cale> este secvenţă de nume de directoare ce descrie drumul (path) până la directorul rădăcină;
ˇ <nume> este secvenţă de caractere pentru numele fişierului;
ˇ <ext> reprezintă extensia numelui fişierului.
În arborele prezentat mai sus ce descrie o parte din directoarele unităţii C:, legăturile îngroşate indică drumurile pentru specificarea următoarelor fişiere:
C:\BP\BIN\turbo.exe
C:\EUREKA\chem1.eka
C:\MSOFFICE\WINWORD\winword.exe
C:\WINDOWS\COMMAND\command.com
C:\WINDOWS\SYSTEM\system.dat
Prompter-ul sistemului de operare reprezintă o secvenţă de informaţii ce este afişată pe monitor în aşa-numita linie de comandă (command line), secvenţă care prin opţiunea utilizatorului poate să conţină calea până la directorul curent, data, ora, etc.
De la sistemul MS-DOS la sistemul de operare WINDOWS
Evoluţia tehnologiilor hardware şi software a condus la apariţia tehnicilor performante şi eficiente în utilizarea calculatorului. Iniţial, prin implementarea interfeţelor grafice, s-a dorit eliminarea stilului mai greoi în transmiterea comenzilor ce erau interpretate de sistemul de operare. Utilizarea conceptelor de fereastră(window), pictogramă, buton, casetă de dialog, etc. a determinat o adevărată revoluţie în utilizarea calculatoarelor personale şi răspăndirea rapidă a cestora.
Lansat în anul 1995 ca sistem de operare, sistemul Windows oferă utilizatorului facilităţi moderne, eficiente şi performante în gestionarea resurselor unui sistem de calcul : memorie internă, memorie externă (HD, FD, CD), dispozitive I/O, componente software. De asemenea, răspândirea tehnologiei Internet, a determinat implementarea de noi facilităţi de operare şi procesare ale sistemelor de operare moderne.
_______________________________________
Citeşte regulamentul forumului aici.
|
|
