Capitolul I
COMPONENTE DE BAZÃ ALE CALCULATORULUI

I.1. UNITATEA CENTRALÃ

        Unitatea centralã are rolul de a efectua principalele operatii de prelucrare si de a controla activitatea tuturor celorlalte module cu care este înzestrat echipamentul (sistemul de calcul). Ea contine componente ale sistemului care înglobeazã urmãtoarele:
        - microprocesorul - este un cip care contine un circuit integrat complex capabil sã prelucreze informatii prin executarea unor operatii logice si matematice precum adunarea, scãderea, înmultirea, împãrtirea, compararea a douã numere etc. Cele mai cunoscute sunt cele fabricate de firma Intel, astfel:
            Intel-8088, pentru sistemele de tip XT, cu o frecventã de ceas de 4,77 MHz (MegaHertzi) ceea ce echivaleazã cu un ciclu masinã de 840 ns pentru operatii cu memoria si de 1,05 ns pentru operatiile de intrare-iesire,
           Intel-80286 pentru sistemele de tip AT (Advanced Technology), care functioneazã cu o frecventã de ceas de 6 MHz. Ambele microprocesoare lucreazã pe 16 biti.
            Odatã cu aparitia microprocesoarelor de tip Intel-80386 / 80486, s-a fãcut trecerea la modul de lucru pe 32 de biti, însemnând un mare pas în evolutia acestor sisteme de calcul.
            De curând au fost introduse pe piata sistemelor de calcul microprocesoarele Pentium, care au inaugurat o nouã treaptã în evolutia hardware-ului sistemelor de calcul. Lansate în anul 1993 si anuntate ca fiind generatia 586, acestea pot atinge viteze de lucru de la 60 MHz pânã la 100 MHz sau mai mult. Ele reprezintã datele pe 64 biti.
        Microprocesorul contine douã componente de bazã:
         - unitatea de executie (Execution Unit), care realizeazã efectiv operatiile
         - unitatea de interfatã a magistralei (Bus Interface Unit), care are rolul de transfer a datelor la si de la microprocesor.

         - coprocesorul matematic Intel-8087 / 80287 / 80387; în varianta Intel-80486, acest microprocesor înglobeazã si coprocesorul matematic Intel-80387, ceea ce mãreste mult performantele privind viteza internã de executie a instructiunilor.
         Prezentãm în continuare un tabel care aratã corespondenta dintre microprocesoare si coprocesoare, conform familiei Intel:

  Microprocesor         Coprocesor asociat
      8088                               8087
      8086                               8087
      I286                               I287XL
      I386SX                           I387SX
      I386DX                          I387DX
      I486SX                           I487SX
      I486DX   inclus pe aceeasi placã cu microprocesorul

        Un computer "pe 8 biti" (8-bit machine), "pe 16 biti" (16-bit machine), "pe 32 biti" (32-bit machine), "pe 64 biti" (64-bit machine) lucreazã în grupuri de 8 biti (cifre binare), respectiv 16 biti, 32 biti, 64 biti odatã. O descriere a unui computer ca masinã pe 8 biti se poate referi fie la dimensiunea cuvântului (ca unitate de bazã), fie, mai obisnuit, la numãrul de biti transferati simultan pe magistrala de date a computerului. Dacã n are una din valorile 8, 16, 32, 64, atunci:
             a) un microprocesor pe n biti are un cuvânt de n biti (8 bits=1 byte)
             b) o magistral? de date de n biti are n linii de date (trimite informatii în sistem în seturi de câte n biti o datã.
        Computerele IBM PC, PC/XT si similare care folosesc microprocesorul Intel 8088, au dimensiunea cuvântului de 16 biti si folosesc o magistralã de 8 biti. Din acest motiv sunt considerate cu un pas înaintea celor de 8 biti si cu un pas în urma celor pe 16 biti.
        Computerele IBM PC/AT si similare care folosesc microprocesorul Intel 80286, au dimensiunea cuvântului de 16 biti si folosesc o magistralã de date de 16 biti.
        In general, computerul este numit "pe n biti" dac? magistrala de date este de n biti.
        Prezentãm pe scurt câteva dintre microprocesoarele cele mai cunoscute, din familia Intel, utilizate în arhitectura calculatoarelor personale IBM si compatibile.
            8080 - microprocesor cu adresare pe 8 biti si cu o magistralã de date de 8 biti. A fost construit în anul 1974. Este unul din primele cip-uri destinate ca bazã pentru un computer personal.. El a influentat design-ul microprocesorului Z80, cel mai preferat în epoca sistemului de operare CP/M. A fost totodatã precursorul întregii linii de microprocesoare 80x86, care au definit coloana vertebralã a lumii IBM PC si compatibile.
           8086 - microprocesor construit în 1978, descendent direct al lui 8080, dar cu registru pe 16 biti si o magistralã de 16 biti. Poate avea frecvente de ceas la viteze de 4,77 MHz, 8 MHz si 10 MHz.
           8087 - microprocesor numeric, numit adesea coprocesor matematic, pentru operatiuni în virgulã mobilã, care poate fi folosit cu microprocesoarele 8086/8088 si 80186/80188. Poate avea vitezele de 5 MHz, 8 MHz si 10 MHz. Este suportat de aplicatii care pot îmbunãtãti substantial performantele prin oferta de instructiuni aritmetice, trigonometrice, exponentiale si logaritmice. Rolul acestor instructiuni aditionale este preluat de acest microprocesor, atunci când existã, eliberând astfel microprocesorul central pentru alte functii.
            8088 - microprocesor realizat în 1978, folosit pentru computerele IBM PC, PC/XT, PC portabile. Este disponibil la viteze de 4,77 si 8 MHz. Poate manipula date pe 16 biti si poate accesa o memorie de 1 MB. Din acest punct de vedere este identic cu 8086 folosit la IBM PS/2 modelele 25 si 30, singura diferentã este cã 8088 transferã informatia pe 8 biti o datã (printr-o magistralã de 8 biti), în timp ce 8086 transferã informatia câte 16 biti o datã (pe o magistralã de 16 biti).
           80286 - numit, pe scurt, 286, este un microprocesor de 16 biti construit în anul 1982 si inclus în computerele IBM PC/AT si compatibile în anul 1984. Este perfect compatibil cu 8086. Are registre pe 16 biti, transferã informatie pe o magistralã de 16 biti si foloseste 24 biti pentru adresarea locatiilor de memorie. Are douã moduri de operare:
                 - în mod real, mod compatibil si utilizat cu sistemul de operare DOS si limitãrile lui 8086 si 8088; în acest mod se limiteazã cantitatea de memorie pe care microprocesorul poate sã o adreseze pânã la 1 MB;
                 - în mod protejat, mod realizat pe alte sisteme de operare (de ex. Windows) în care poate accesa direct o capacitate de memorie cuprinsã între 2 MB si 16 MB de memorie si care mãreste functionalitatea sistemului protejând în acelasi timp sistemul de operare de anumite manifestãri de instabilitate sub unele aplicatii.
           80287 - coprocesor matematic sau în virgulã mobilã realizat de Intel si destinat familiei de microprocesoare 80286. Este disponibil la viteze de 6 MHz, 8 MHz, 10 MHz si 12 MHz. Poate îmbunãtãti substantial performantele sistemului prin oferta de instructiuni aritmetice, trigonometrice, exponentiale si logaritmice, instructiuni pe care microprocesorul central 80286 nu le are. Este util atunci când se folosesc aplicatii care necesit? acest set de instructiuni.
           80386DX - numit 80386, 386 sau 386DX, este un microprocesor de 32 biti realizat în anul 1985 si folosit la microcomputerele IBM si compatibile. Are registri de 32 biti si transferã date pe o magistralã de 32 biti, utilizând 32 biti în adresarea memoriei. Astfel de microprocesoare se mai numesc si "full 32 biti". Este perfect compatibil cu microprocesoarele 8086 si 80286. Are tot douã moduri de operare ca si microprocesorul 80286 (mod real si mod protejat). In mod protejat poate adresa direct o cantitate de memorie de 4 GB.
            80386SX - numit si 386SX, este un microprocesor realizat în anul 1988 ca o alternativã mai ieftinã a microprocesorului 386DX. Este limitat la o magistralã de 16 biti, Practic, acest microprocesor oferã performante mult mai bune decât 80286 si mai scãzute dar si mult mai ieftine fatã de 80386DX.
           80387 - numit si 387, este un coprocesor matematic realizat de firma Intel si destinat familiei de microprocesoare 80386. Este disponibil la viteze de 16 MHz, 20 MHz, 25 MHz si 33 MHz. Aduce îmbunãtãtiri substantiale performantelor sistemului prin oferta de instructiuni aritmetice, trigonometrice, exponentiale si logaritmice pe care le suportã anumite aplicatii. Aceste instructiuni nu pot fi întâlnite pe microprocesorul central 80386 nu le are. Suplimentar, microprocesorul contine si instructiuni pentru operatii matematice transcendentale cu siunus, cosinus, tangenta, arctangenta, logaritmi etc. Este deosebit de util atunci când se folosesc aplicatii care necesitã acest set de instructiuni, eliberând microprocesorul central pentru alte sarcini.
           80387SX - numit si 387SX, este un coprocesor matematic pentru familia de microprocesoare 80386SX. Are o singurã vitezã de 16 MHz.
           80486 - numit si 486 sau i486, este un microprocesor introdus în anul 1989. Este un "full 32 biti" ca si 80386 dar include câteva îmbunãtãtiri esentiale:
                 - un cache controller
                 - un procesor numeric înglobat (coprocesorul matematic 387)
                 - foloseste o schemã de executie mai performantã, numitã "pipeline", care scurteazã timpul la operatii normale de procesare si calcule matematice.
        De datã mai recentã putem întâlni microprocesoare noi precum 80486SX2, 80486DX2, 80486DX4, Pentium. Cifrele 2 sau 4 urmate dupã SX sau DX semnificã faptul cã respectivele microprocesoare asigurã dublarea, respectiv triplarea frecventei fatã de cele standard SX sau DX.
        In tabelul care urmeazã sunt prezentate dimensiunile de reprezentare si de transfer a datelor întâlnite la principalele microprocesoare din familia Intel:

 Microprocesor          Reprezentare         Transfer magistrala
                                    date (biti)                     BUS (biti)
      8086                        16                                      16
      8088                        16                                        8
      80286                      16                                      16
      80386SX                 32                                      16
      80386DX                32                                      32
      80486SX                 32                                      32
      80486DX                32                                      32
      80486SX2               32                                      32
      80486DX2              32                                      32
      80486DX4              32                                      32
      Pentium                  64                                      32

             - memoria RAM sau memoria operativã (internã), care contine o parte din componentele sistemului de operare, programele în executie ale utilizatorului si datele acestora etc.
             - cuploarele sau unitãtile de comandã. Acestea sunt dispozitive electronice care controleazã permanent activitatea unitãtilor periferice: monitorul, imprimanta, discul flexibil, discul fix Winchester etc.
             - porturile de intrare/iesire, prin care unitatea centralã realizeazã schimbul de date cu unitãtile periferice; acestea pot fi:
                  . porturi specializate,
                  . porturi cu destinatie general?:
             - porturi paralele, notate cu LPT1, LPT2 etc.
             - porturi seriale (asincrone), notate cu COM1,COM2 etc.
        Pe lângã elementele definite mai sus unitatea centralã dispune si de numeroase alte dispozitive si sisteme dintre care cele mai importante sunt urmãtoarele:
             - sistemul de întreruperi cu nivele de prioritate;
             - sistemul de acces direct la memorie;
             - generatorul de timp programabil;
             - interfata pentru tastaturã;
             - generatorul sonor programabil etc.

        Existã mai multe criterii de clasificare a sistemelor de calcul de tip IBM PC. Conform unora dintre ele calculatoarele IBM PC se împart în douã mari categorii:
             a) Desktop, calculatoare profesionale si economice de dimensiuni mari, a cãror utilizare nu este posibilã decât dacã dispunem întregul echipament pe un pupitru;
             b) Portabile, calculatoare profesionale si economice, transportabile, având o greutate care nu depãseste 15 kg. Dintre acestea se desprind calculatoarele cunoscute sub numele de notebook, care sunt calculatoare profesionale si economice plasate, de regulã, în genti diplomat si având o greutate care nu depãseste 4 kg.
         Calculatoarele portabile sunt caracterizate de mãrime, greutate si de sursa de alimentare. Aceste elemente pot fi grupate conform tabelului care urmeazã:
-----------------     -----------     ---------------     ------------------------
        Tip            Greutate     Alimentare     Observatii
-----------------     -----------     ---------------     ------------------------
Transportabile     7-15 kg      retea              pot contine hard-disk
                                                                    si floppy-disk, ecran
                                                                    standard cu tub catod.
Laptop                  4-7 kg      retea/baterii    pot avea floppy-disk,
                                                                     display LCD/plasmã.
Usoare                  1-4 kg      baterii/transf. se poate purta în servietã; notebook.
Ultra usoare     sub 1 kg      baterii/transf.  de regulã, fãrã tastaturã standard.
-----------------     -----------     ---------------     ------------------------

Exemple de calculatoare moderne de tip IBM PC

 a) Categoria Desktop
     Firma/Tip                                          Microprocesor
     Acma P90                                              Pentium-90
     Atronics PCI 66                                     Emerald 486DX2-66
     Austin P90                                             Pentium-90
     Blackship Atlantis                                  486DX2-66
     Compaq Presario/Prosignia/Prolinea   486SX-66/DX2-66
     Dell Dimension XPS P90                       Pentium-90
     Flamingo Computers                             486SLC/DX2/4/P-90
     HP Vectra 486DX2/50 MHz                  486DX2-66/DX4100
     Intelesys P5-60                                       Pentium-60
     Micron PCI PowerStation/Home MPC  Pentium-90
     Micron 4100 PCI Magnum                     DX4-100
     MIS Slimline                                            486DX2-66
     PB 450 (Packard Bell)                            486DX2-66/DX4-100
     PB Pentium 60/75/90/100                       Pentium60/75/90/100
     Quantex QP5/90B-2                                Pentium-90
     Salient VIGOR75-133/VALOR66-120     Pentium-90/486DX2
     Zeos Pantera 60/90/DX2-66                   P-60/P-90/486DX2
 

 b) Categoria NoteBook

     Firma/Tip                                    Microprocesor                Kg
     AST Ascentia 900N                        486DX4-75                      3.0
     Austin Business AudioNotebook    486DX4-75                      3.0
     Compaq LTE Elite                         486DX4-75                      2.4
     Compaq ConturaAero 4/33C/1.5   386SX-33                        1.5
     CTX Ex Note                                  486DX2-50                     2.1
     Gateway Hand Book                      DX2-4 486DX2-40          1.5
     IBM ThinkPad 355                         486SX-33                        2.0
     IBM ThinkPad 755 CD                  486DX4-100                    3.3
     TI Travel Mate 4000M                  486DX4-75                      2.5
     Toshiba Portégé T3600CT            486DX2-50                      1.9
     Salient PRO 75/133                       Pentium
     Salient VIP 66/100                        486DX2-66/DX4-100
     Toshiba Portégé                            486SX-33                         1.7
     Win Book XP DX2/50                    486DX2-50                      2.2
     Win Book XP                                 DX4/75  DX4-75              2.3
     ZDS-Star-Ex                                  CDX2-50                         2.2
     Zeos Meridian 800 C                     486DX4-100                    2.7
 

Inapoi                                                                   Inainte
Prima paginã