Curs 3,4 Informatic ă [611070]

Curs 3,4 – Informatic ă

1 Cuprins
1. Apariția și utilizarea tehnicii de calcul ………………………….. ………………………….. ……………………….. 2
2. Tipuri de calculatoare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 3
3. Structura și principiile de funcționare ale unui calculator electronic numeric ………………………….. . 4
3.1. Memoria internă ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 5
3.2. Unitatea de comandă ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 6
3.3. Echipamente periferice ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 8
3.4. Sisteme de operare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 9
4. Limbaje de programare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 10

Curs 3,4 – Informatic ă

2 1. Apariția și utilizarea tehnicii de calcul

Utilizarea calculatoarelor a cunoscut o evoluție contradictorie. Conceput pentru a fi o mașină de
calculat foarte rapidă, calculatorul apare astăzi ca un instrument general de tratare a informației, capabil
să simuleze orice model, cu condiția ca acesta să poată fi descris. Primul calculator numeric poate fi
considerat abacul, apărut în urmă cu 3000 de ani și era principalul instrument de calcul. Primele mașini de
calculat capabile să efectueze cele 4 operații și extragerea radicalului de ordinul 2 au fost concepute de
Pascal și Leibnitz. Ele conțineau niște angrenaje cu roți dințate cu câte 10 dinți ce corespund celor 10 cifr e
ale sistemului de numerație zecimal.
Primul calculator electronic a fost construit la Universitatea din Pennsylvania în 1946 și a fost botezat
ENIAC. Tot în 1946, la Universitatea Princeton, John von Neumann a introdus pentru prima dată conceptul
de prog ram memorat, care conține instrucțiuni în cod -mașină, eliminându -se astfel comutatoarele și alte
componente cu care se programau diferite operații (EDVAC – primul calculator cu program memorat,
1950). Programul propus de Neumann permite introducerea o sing ură dată în memoria calculatorului a
unui tip de operație care apoi poate fi executat ori de câte ori este nevoie, pe baza acestui program.
Această filozofie a calculatorului este utilizată la 4 generații de calculatoare și poartă denumirea de
filozofia vo n Neumann.
În relativ scurta istorie a tehnicii de calcul calculatoarele pot fi grupate pe generații de evoluție; fiecare
generație a apărut ca urmare a realizărilor la nivelul tehnologiei utilizate la construirea și utilizarea
calculatoarelor.

ENIAC Generația 1 Generația 2 Generația 3 Generația 4 Generația 5
1946 1946 -1953 1954 -1964 1964 -1980 din 1980 după 1990

Elemente definitorii pentru generațiile de calculatoare:
 Generația 1 – calcule comerciale și științifice; tuburi electronice, programare în cod
mașină.
 Generația 2 – prelucrare date de uz general, tranzistori, 100 de instrucțiuni complexe,
 echipamente periferice care execută independent și simultan operații de I/E
(intrare/ieșire), limbaje evoluate de programare.
 Generația 3 – aplicații uni versale, circuite integrate, mai mult de 100 de instrucțiuni
complexe,
 tehnici și sisteme performante.
 Generația 4 – integrare pe scară foarte largă, microprocesoare, microprogramare.
 Generația 5 – prelucrează cunoștințe, nu mai au la bază filozofia von Neumann.

Curs 3,4 – Informatic ă

3 2. Tipuri de calculatoare

În sens larg, orice echipament care folosește unul sau mai multe microprocesoare incluzând și alte
circuite LSI (Large Scale Integration – integrare pe scară largă) sau VLSI (Very Large Scale Integrated –
integrare pe scară fo arte largă), se numește microcalculator, iar în sens restrâns, reprezintă un sistem de
calcul pentru dezvoltarea de probleme având unitatea de comandă realizată printr -un microprocesor.
Există o clasificare a tipurilor de microcalculatoare de pe piață:
 microcalculatoare personale (PC) – sunt calculatoare foarte performante ce au unitatea de
comandă bazată pe un microprocesor;
 microcalculatoare pentru dezvoltarea de programe și aplicații diverse – au performanțe mai
reduse față de PC -uri;
 microcalculatoare pentru instruire și petrecerea timpului liber (home computer);
 terminale programabile – pot fi cuplate la un calculator, la distanță.
Microprocesorul este un circuit LSI complex care implementează cea mai mare parte a funcțiilor
unui procesor clasic, adică este capabil să efectueze operații aritmetice și logice pe baza unui program.
(Primul microprocesor a fost al firmei Intel: I 4004) În general, orice microcalculator are în componența sa
următoarele elemente:

Figura 1 . Structura simplificată a unui mi crocalculator

Curs 3,4 – Informatic ă

4 3. Structura și principiile de funcționare ale unui calculator elec tronic numeric

Calculatorul electronic este un dispozitiv capabil să prelucreze date pe baza unui program. Este
alcătuit din memorie internă (MI) și unitate de comandă (UC). Memoria internă are rolul de a stoca
temporar programul utilizatorului și datele aferente problem ei de rezolvat. Unitatea de comandă are rol
de a executa efectiv operațiile de prelucrare prevăzute de utilizator prin programul respectiv.
EPI (echipamente periferice de intrare), EPE (echipamente periferice de ieșire), EPI/E (echipamente
periferice de in trare/ieșire) – sunt echipamente periferice ce permit introducerea, extragerea informațiilor
în/din memoria internă, respectiv stocarea informațiilor pe un suport de memorie externă.
Pentru a rezolva o problemă cu ajutorul calculatorului, utilizatorul treb uie să elaboreze un program pentru
rezolvarea problemei respective. Acest program este o mulțime finită de instrucțiuni dintr -un anumit
limbaj de programare. Limbajul de programare, ca orice limbă vorbită este un suport comun de
conversație utilizator -calculator. In orice limbaj de programare vom găsi instrucțiuni ce reprezintă de fapt
niște coduri pentru diverse tipuri de operații de prelucrare.
Pentru elaborarea programului, utilizatorul stabilește algoritmul pentru rezolvarea problemei
respective. Algori tmul este o succesiune finită de operații care, efectuate într -o anumită ordine logică,
rezolvă problema respectivă. O dată întocmit algoritmul pentru problema supusă prelucrării cu
calculatorul, utilizatorul poate elabora programul corespunzător. El se re alizează codificând fiecare
operație prevăzută în algoritm, cu una sau mai multe instrucțiuni dintr -un limbaj de programare. Acest
program, spre a putea fi executat de către calculator, trebuie introdus în memoria internă prin intermediul
echipamentului pe riferic de intrare.
Calculatorul lucrează intern în cod -mașină. Acest cod -mașină are la bază sistemul de numerație
binar. Din această cauză intervine necesitatea transformării programului elaborat de către utilizator în
program cod -mașină. Acesta cuprinde instrucțiuni în cod -mașină care vor fi stocate temporar în memoria
internă și vor fi executate de către unitatea de comandă. Rezultatele operațiilor prevăzute în program vor
fi vizualizate prin intermediul echipamentelor periferice de ieșire.
Există posibilitatea stocării programului respectiv și a datelor aferente problemei pe un suport de
memorie exterioară prin intermediul unui echipament periferic de intrare -ieșire. Pentru a putea reali za
aceste operații (introducerea programului în memoria internă, transformarea acestora în cod -mașină prin
intermediul programelor translatoare, execuția programului utilizatorului etc.) calculatorul trebuie să
dispună de un sistem de operare. Sistemul de operare reprezintă un ansamblu de programe ce permite
accesul utilizatorului la calculator. Calculatorul
Restul sunt
echipamente
periferice

Curs 3,4 – Informatic ă

5 Memoria externă reprezintă, spre deosebire de memoria internă, o memorie permanentă (până
la distrugerea voită sau fizică a suportului), pe care poate fi stocată o cantitate mare de informație.
Memoria externă poate fi utilizată prin intermediul echipamentelor periferice.
În acest context, calculatorul poate fi privit din două puncte de vedere: fizic și logic.
Din punct de vedere fizic ne referim la totalitatea compo nentelor fizice (inclusiv funcțiile cablate)
ce formează partea hardware, sau pe scurt, hard. Din punct de vedere logic, ne referim la totalitatea
programelor, fie componente ale sistemului de operare, fie la programele utilizatorului, care reprezintă
partea software, sau soft.

3.1. Memoria internă

Memoria internă (M.I.) este componenta de bază a calculatorului, ce servește la păstrarea temporară a
informațiilor (programul și datele aferente problemei respective). La memoria internă au acces unitatea
de coma ndă (U.C.), pentru a executa instrucțiunile prevăzute în programul utilizatorului, și echipamentele
periferice (E.P.), pentru a putea introduce/extrage informațiile în/din memoria internă. Memoria internă
are o anumită structură organizatorică. Unitatea el ementară a informației este bit-ul (b), sau poziția
binară, adică elementul capabil să memoreze o cifră binară, 0 sau 1, în funcție de intensitatea curentului
electric ce străbate elementul respectiv: + i sau – i.
Unitatea adresabilă a memoriei interne es te locația de memorie, adică o succesiune de biți, definită prin
două elemente:
lungimea locației (numărul de biți pe care îi conține
succesiunea respectivă);
adresa locației respective (care este un număr atașat
locației respective).
Locația cu adresa 7
împărțirea memoriei interne în locații se face din punct de
vedere logic pentru a avea acces direct la o anumită
informație stocată.
Gestiunea fizică a memoriei interne nu o face utilizatorul, acesta având acces la anumite valori stocate
prin intermediul v ariabilelor prevăzute în cadrul programului.
Locațiile cu 8 biți poartă numele de octet sau byte (B), cele cu 16 biți se numesc semicuvânt, cele cu 32
biți se numesc cuvânt, iar cele cu 64 biți se numesc dublu cuvânt.
Capacitatea de memorare se determină p rin numărul de octeți pe care îi conține memoria respectivă.
Unitatea de măsură pentru M.I. este KB (kilobyte sau kilooctet). Multiplul de KB este MB (megabyte).
Multiplul de MB este GB (gigabyte) iar multiplul de GB este TB (terabyte).
Astfel:

Curs 3,4 – Informatic ă

6 1 KB = 1024 Byte = 210 byte
1 MB = 1024 KB = 2 10 KB = 2 20 byte
1 GB = 1024 MB = 2 10 MB = 2 30 byte
1 TB = 1024 GB = 2 10 GB = 2 40 byte
Memoria internă este de mai multe tipuri, din care amintim:
ROM (Read Only Memory);
RAM (Random Access Memory);
PROM (Programable Read Only Memory);
REPROM (Reprogramable Read Only Memory);
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor);
Funcția de bază a memoriei interne este aceea de a stoca temporar programe și date. Această funcție
trebuie să se realizeze în următoarele condiții:
 timp de acces cât mai mic (Intervalul de timp este măsurat din momentul lansării unei cereri de
consultare a memoriei interne și până în momentul obținerii răspunsului);
 capacitate de memorare cât mai mare (numărul de octeți pe care îi are memoria să fie cât mai
mare);
 protecția deplină a informațiilor (să nu se distrugă informațiile introduse);
 tehnici de intrare -ieșire (I/E) cât mai simple și eficiente.

3.2. Unitatea de comandă

Unitatea de comandă este componenta de bază a calculatorului, capabilă să prelucreze datele din
memoria internă prin intermediul unor circuite care pot realiza instrucțiunile din programul utilizatorului,
care trebuie să se găsească în memoria internă. Ori ce program pentru a putea fi executat de un calculator,
trebuie să se găsească în memoria internă. Funcționarea unității de comandă este complet definită prin
descrierea setului de instrucțiuni pe care le poate interpreta și a regulilor de interpretare. Ac este două
elemente îl reprezintă și îi determină structura. O unitate de comandă din punct de vedere constructiv
este alcătuită din:
 unitate aritmetico -logică, ce realizează execuția propriu -zisă a instrucțiunilor;
 unitate de comandă și control, ce asigură comenzile necesare execuției unei instrucțiuni,
înlănțuirea instrucțiunilor, controlul operației de intrare -ieșire etc.
Pentru a realiza prelucrarea datelor cu ajutorul calculatorului este necesară introducerea
programului, alcătuit d intr-o secvență de instrucțiuni, în M.I. și deoarece calculatorul lucrează intern în
cod mașină, programul respectiv trebuie transformat în cod mașină prin intermediul unor programe
translatoare: interpretoare, compilatoare. Programul cod mașină este alcăt uit din instrucțiuni în format

Curs 3,4 – Informatic ă

7 cod mașină, adică o succesiune finită de cifre binare, fiecare instrucțiune fiind desemnată prin anumite
elemente. Formatul instrucțiunii cu un operand, în care:
 Cod – codul operației;
 Adresă – adresa operandului;
 Inf. sp. – informații speciale (deplasament, mod de adresare etc)
 Lungimea unei instrucțiuni este fixă pentru un anumit tip de unitate de comandă.
 Totalitatea instrucțiunilor executabile ale unui calculator formează setul de instrucțiuni.
 Unitatea de comandă corespunzătoare are circuite capabile să execute aceste instrucțiuni.
Execuția unei instrucțiuni presupune efectuarea următoarelor operații: o citește și decodifică
instrucțiunea; o calculează adresele operanzilor; o citește operanzii; o efectuează operați a prevăzută.
În funcție de arhitectura calculatorului, relativ la U.C., distingem:
 Structura clasică von Neumann – este specifică până la generația a 3 -a de calculatoare. Toate
transferurile de date de la și către echipamentele periferice trebuie să treacă prin unitatea
aritmetico -logică, timp în care nu mai este posibilă nici o altă operație.
 Structura cu acces direct la memorie, DMA (Direct Access Memory), specific microcalculatoarelor
la care nu se mai folosește unitatea aritmetico -logică pentru transfer ul datelor de intrare/ieșire.
 Structura cu canal de tratare a operațiilor de intrare/ieșire specifică pentru calculatoarele din
generația 4 în care canalul preia tratarea operațiilor de intrare/ieșire, asigurând controlul efectiv
al echipamentelor periferi ce și al schimburilor de date dintre acestea și memoria internă.

Din punct de vedere funcțional, structura unității de comandă variază de la un tip la altul. În
general, vom găsi următoarele componente sau subansamble:
 subansamblul de control, care coordonează toate celelalte componente;
 subansamblul aritmetico -logic, ce conține circuitele necesare executării instrucțiunilor;
 subansamblul de adresare a memoriei interne;
 subansamblul de control al interfețelor cu echipamente periferice;
 subansamblul de control al întreruperilor și derutelor;
 subansamblul orologiului intern etc.

Curs 3,4 – Informatic ă

8 Toate acestea asigură unității de comandă capacitatea de a realiza următoarele funcții:
 de comandă a memoriei interne și a echipamentelor periferice prin intermediari și de execuție
propriu -zisă a instrucțiunilor;
 de măsurare a timpului de execuție, de acces;
 de comunicare directă cu utilizatorul uman etc.

3.3. Echipamente periferice

La un calculator există posibilitatea de a cupla o mare diversitate de echipamente periferice, ele
realizând diverse operații de introducere/extragere în/din memoria internă, realizându -se astfel legătura
dintre calculator și utilizator. După purtătorul de informație pe care îl utilizează, echipamentele periferice
se clasifică în echipamente periferice cu suport nereutilizabil (imprimanta, cititor/perfor ator de bandă de
hârtie), echipamente periferice cu suport reutilizabil (toate echipamentele periferice care au ca purtător
de informație suport magnetic: unități de disc fix, Floppy, CD, hard -disk).
Din punct de vedere al operației pe care o efectuează, echipamentele periferice sunt de 3 tipuri:
 EPI (echipamente periferice de intrare) – permit introducerea informațiilor din exterior în memoria
internă. Exemple de EPI:
 Tastatura – permite preluarea datelor de tip numeric și alfanumeric dar și lansarea în execuție a
unor comenzi;
 Mouse -ul – poate înlocui tastatura la programele ce au prevăzut acest lucru (dar nu pot introduce
date numerice sau alfanumerice);
 Scanner – permite transformarea unor informații aflate pe suport de hârtie în informații pentru
memo ria internă;
 Dispozitive de intrare pentru sunete, imagini, grafică (microfonul, camera digitală) ș.a.
 EPE (echipamente periferice de ieșire) – cu ele se realizează operația de extragere a informațiilor
din memoria internă către exterior. Exemple de EPE:
 Monitorul – realizează interacțiunea directă dintre utilizatorul și calculator, reflectând pe ecran
orice operație executată;
 Imprimanta – permite transformarea informațiilor din memoria internă în informații pe suport de
hârtie;
 Dispozitive de redare a sunetului – placa audio la care se vor conecta căști audio, difuzoare ș.a.
 EPI/E (echipamente periferice de intrare/ieșire) – realizează operații de introducere a unor
informații de pe o memorie externă în memoria internă, respectiv extragerea informațiilo r din
memoria internă și înscrierea lor pe o memoriei externă (toate echipamentele periferice ce au ca
suport purtător de informație suport magnetic). Exemple de EPI/E:
 Hard -disk-ul – principalul echipament de stocare masivă a fișierelor;
 Unitatea de disch ete – pentru manevrarea dischetei;
 Unitatea de CD ROM – pentru manevrarea CD ROM -ului;
 Portul USB – utilizat la conectarea aparatelor și dispozitivelor ce pot fi utilizate ca suport de
memorie externă.

Curs 3,4 – Informatic ă

9 3.4. Sisteme de operare

Întreprinderile constructoare de ca lculatoare livrează odată cu calculatorul brut un suport de
memorie externă pe care este înregistrat un ansamblu de programe speciale, numit sistem de operare,
care permite accesul utilizatorului la calculator.
Sistemul de operare este un ansamblu de programe care are rol de a realiza utilizarea optimă a
resurselor fizice și logice ale sistemului de calcul, și de a concura la pregătirea, punerea în lucru și
coordonarea execuției programului utilizator.

În general , sistemele de operare presupun, din punct de vedere constructiv, două nivele: un nivel
logic și unul fizic. Nivelul logic este apropiat utilizatorului, cu care interferează prin comenzi ale limbajului
de comandă specific sistemului de operare respectiv și prin mesaje. Nivelul fizic este apropiat
calculatorului, cu care interferează printr -un sistem de întreruperi și derute.
Utilizatorul lucrează cu calculatorul prin intermediar (interfață) care se constituie cu ajutorul
sistemului de operare. Sistemul de operare este o interfață pentru că se găsește între calculator și
utilizator
Sistemul de operare îndeplinește următoarele funcții:
 afectarea resurselor fizice și logice ale sistemului de calcul;
 asigurarea unor componente pentru organizarea și protecția informațiilor pe suportul de
memorie externă, planificarea lucrărilor după anumite criterii, astfel încât să asigure o utilizare
optimă a sistemului;
 controlul lansării în execuție și coord onarea execuției programelor;
 asistarea execuției programelor de către operatorul uman;
 ușurarea activității de programare prin punerea la dispoziția utilizatorului a unor programe
utilitare.
Kurzban și colaboratorii precizează calitățile pe care trebuie să le aibă un sistem de operare.
Principalele calități sunt:
 Utilitate – interfața cu programele utilizator trebuie să aibă în vedere toate necesitățile acestuia.
 Eficiență – să permită realizarea unei utilizări a resurselor cât mai aproape de optim.
 Gener alitate – sistemul de operare trebuie să răspundă exact la toate cerințele formulate de
utilizator.
 Transparență – să permită însușirea simplă a facilităților oferite de sistemul de operare. Comenzi S.O.
Nivel Nivel
Mesaje logic fizic

Curs 3,4 – Informatic ă

10  Securitate – sistemul de operare trebuie să fie protejat împotriva unor încercări voluntare sau
involuntare de distrugere din partea programului utilizator.
4. Limbaje de programare

In sensul cel mai larg, orice limbaj utilizat pentru descrierea algoritmilor și a datelor pentru o anumită
problemă este un limbaj de programare. Această noțiune este lega tă întotdeauna de implementarea
pentru un tip de calculator, în sensul că reprezintă suportul comun de conversație om – mașină, suport
care trebuie cunoscut de ambii. Pentru fiecare limbaj de programare, există unul sau mai multe programe
translatoare care realizează transformarea programului elaborat, într -un limbaj de programare oarecare
în cod mașină, singurul format în care poate fi executat un program.
Primele calculatoare se programau în limbaj cod mașină care util izează coduri binare, operațiunea de
programare în sine fiind foarte anevoioasă. Un salt evident se realizează odată cu trecerea la limbajul de
asamblare, care utilizează coduri simbolice și adresare simbolică. Aceste limbaje în raport cu evoluțiile lor
ulterioare sunt considerate limbaje de programare de nivel inferior, datorită dependenței lor de
particularitățile calculatorului pentru care au fost realizate.
Primul limbaj de programare de nivel înalt a fost limbajul FORTRAN, specificațiile căruia au apărut în
anul 1954.
Limbajele de programare de nivel înalt utilizează cuvinte pentru diverse operații de prelucrare a
datelor. În majoritatea cazurilor, cuvinte dintr -o anumită limbă, cu o tendință clară de apropiere de
limbaj ul curent. Specificarea completă a unui limbaj de programare presupune definirea a trei elemente:
 Sintaxa limbajului, care definește structura limbajului respectiv, cu reguli gramaticale bine
stabilite.
 Semantica limbajului, definește semnificația limbajului respectiv.
 Pragmatica, ce definește toate celelalte aspecte:
 eficiența limbajului;
 relația cu utilizatorul etc.
Există o clasificare a limbajelor de programare, deși nu întotdeauna se poate preciza cu exactitate
dacă un limbaj aparține unei clas e sau altei clase:
Limbaje procedurale (de nivel înalt) – sunt destinate descrierii algoritmului sub forma unor succesiuni
finite de instrucțiuni, ce se vor executa în ordinea stabilită de programator. Exemple de limbaje
procedurale: ALGOL, COBOL, FORTRAN, PASCAL etc.
Limbaje neprocedurale (de nivel foarte înalt) – se caracterizează prin faptul că succesiunea
instrucțiunilor influențează doar puțin ordinea în care vor fi executate. Exemple de limbaje neprocedurale:
FOXPRO, ACCESS, GPSS etc.
Limbaje de progr amare concurentă este un limbaj ce oferă posibilitatea definirii mai multor procese
și cu facilități deosebite de comunicare între acestea. Exemplu: limbajul PASCAL CONCURRENT.

Curs 3,4 – Informatic ă

11 Limbaje conversaționale, folosite pentru dialogul utilizator – calculator chiar în timpul execuției
programului (limbajul BASIC).
Limbaje de programare ale inteligenței artificiale, ce oferă posibilitatea de reprezentare a
cunoștințelor. Exemplu: LISP, PROLOG etc.
Medii de programare . Mediul de programare reprezintă un sistem complex de instrumente software
interconectate conform fluxului tehnologic de realizare a unui program. Exemplu: Turbo Pascal,
QuickBasic etc.
O importanță deosebită o reprezintă alegerea limbajului de programare în funcție de specificul
problemei supuse prelucră rii cu calculatorul.
Teoretic, orice limbaj de programare poate fi utilizat pentru codificarea oricărei probleme. Trebuie
ținut însă cont de faptul că unele operații de prelucrare se pot realiza mai ușor într -un limbaj de
programare sau în altul. De exemplu: limbajul COBOL este specific problemelor economice, cu date multe
și calcule simple. Limbajul FORTRAN este specific problemelor științifice, cu date relativ puține și operații
matematice complexe. Limbajul BASIC este d estinat problemelor cu facilități pentru grafică, calcule
matematice complexe, dar și date multe.