Structura şi funcţionarea Calculatorului

A.    Componentele principale ale unui calculator personal sunt:

·        monitorul (sau display-ul) - dispozitivul cu ajutorul căruia un PC poate prezenta informaţii utilizatorului;

·        tastatura – dispozitivul ce foloseşte la introducerea de informaţii „în” calculator (date sau comenzi);

·        unitatea centrală – de fapt „creierul” care coordonează întreaga activitate a unui calculator personal. De aici se solicită informaţii pe care utilizatorul le va introduce de la tastatură sau se afişează rezultatele pe monitor. Tot în unitatea centrală sunt realizate prelucrările de date prin executarea unui program. Importanţa deosebită a unităţii centrale este evidentă încât caracteristicile principale ale  unui calculator personal sunt date de caracteristicile şi parametrii de funcţionare ai unităţii centrale.

·        imprimanta – dispozitivul cu ajutorul căruia rezultatele obţinute cu ajutorul calculatorului pot fi tipărite pe hârtie. Pe monitor acestea sunt volatile şi deseori nu pot fi utilizate ca atare. Odată tipărite pe hârtie ele devin un bun definitiv câştigat.

·        mouse-ul – ca funcţionalitate este foarte asemănător cu tastatura, deoarece prin intermediul lui sunt comunicate informaţii către calculator;

·        scanner-ul – este un dispozitiv care realizează „citirea” unei fotografii, a unui desen, etc. Imaginea  citită cu ajutorul scanner-ului va putea fi afişată pe monitorul calculatorului, eventual preluată şi apoi tipărită. Scanner-ul măreşte considerabil aria de utilizare a calculatoarelor personale.

            Toate acestea reprezintă partea „vizibilă” a unui calculator personal, există şi o parte „nevăzută” a sa, care de fapt îi asigură   funcţionarea.

B. Structura internă şi modul de funcţionare

Componentele „interne” cele mai importante care asigură funcţionarea unui calculator personal sunt:

·        micropocesorul – reprezintă „creierul” întregului calculator, coordonatorul tuturor operaţiilor ce sunt efectuate de către acesta. Fizic el este un circuit integrat, o componentă electronică formată dintr-o carcasă din plastic şi picioruşe metalice pentru conectare. Un microprocesor conţine în interiorul său zone care poartă numele de registre, în care se pot memora date de lungimi foarte mici. Între toţi regiştrii există un registru care are un rol special şi anume registrul IP (Instruction Program) Microprocesorul este conectat la celelalte componente ale calculatorului prin intermediul magistralei de date şi al magistralei de comenzi (prin care circulă datele şi respectiv comenzile).

•       memoria internă – este alcătuită din mai multe părţi de dimensiune egală, care sunt denumite locaţii de memorie, numerotate în ordine începând cu valoarea 0. Aceste „etichete” puse pe locaţiile de memorie se cheamă adrese de memorie. Fizic memoria internă este formată din mai multe circuite integrate, care au un aspect asemănător cu cel al microprocesorului. Şi memoria internă este conectată la celelalte componente ale calculatorului prin intermediul celor două magistrale.

·        Magistrala de date şi magistrala de comenzi sunt mănunchiuri de fire pe care circulă comenzile, respectiv datele transferate între componentele calculatorului. Fizic acestea sunt trasee de cupru pe o placă de circuit imprimat.

Funcţionarea unui PC este de tip algoritmic, respectiv se bazează pe cunoaşterea exactă a stării curente şi a operaţiei curente de executat, operaţie care odată realizată determină o nouă stare şi o nouă operaţie de executat. Practic, la un moment dat, în registrele microprocesorului se află valori bine determinate (starea sa curentă). În registrul IP se află adresa următoarei instrucţiuni de realizat pe care microprocesorul o execută, iar apoi registrul IP va creşte cu o unitate, trecându-se la instrucţiunea următoare. Execuţia continuă în acest mod până întâlneşte instrucţiunea prin care se trece la următoarea etapă de lucru şi aşa mai departe. Pe parcursul executării unor astfel de instrucţiuni microprocesorul poate „depune” conţinutul unui registru într-o locaţie de memorie sau poate citi valoarea unei locaţii de memorie şi o poate depune în unul din registrele sale pentru a fi prelucrată.

Sintetic se poate concluziona că în memoria internă se află programul, secvenţa de instrucţiuni pe care le execută microprocesorul precum şi datele folosite de program sau rezultatele finale furnizate de program.

Desigur, rezultatele furnizate de execuţia unui program nu pot rămâne numai în memoria internă a calculatorului. Toate dispozitivele diferite de microprocesor sau de memoria internă sunt denumite periferice. Monitorul şi imprimanta se cheamă periferice de „ieşire” deoarece datele ies din memoria internă către exterior. Tastatura este un periferic „de intrare” deoarece datele (comenzile) parcurg drumul invers, din exterior, prin intemediul microprocesorului, către memoria internă.

Memoria externă este o memorie suplimentară – pe post de depozit - din care se poate citi şi în care se poate scrie. Ea este reprezentată în mod special de discurile magnetice, discuri asemănătoare ca formă şi mod de utilizare cu discurile de pick-up, dar cu proprietăţile benzii magnetice: de pe aceste discuri se poate citi, dar de asemenea se pot scrie informaţii pe suportul lor magnetic. Pe de altă parte memoria externă are de obicei o capacitate mult superioară celei interne. În memoria externă sunt memorate mai multe programe precum şi datele corespunzătoare lor. La un moment dat va fi încărcat în memoria internă un anumit program de pe disc, va fi  executat iar rezultatele sale vor fi salvate pe disc. Odată ce programul în cauză şi-a făcut datoria se poate încărca, de pe disc, un alt program în aceeaşi zonă de memorie în care a fost predecesorul său.

Memoria externă este alcătuită în principal din discuri fixe (hard-discuri) şi discuri flexibile (floppy-discuri). Discurile fixe sunt de obicei montate în interiorul unităţii centrale şi nu pot fi detaşate de calculator decât prin demontarea acestuia. Ele au o capacitate foarte mare de stocare a informaţiei şi o viteză de lucru (citire/scriere) foarte ridicată. Ele sunt folosite pentru stocări masive de date sau pentru rularea rapidă de programe.

Hard-disc și floppy-disc.

Discurile flexibile se introduc într-un locaş special, se folosesc cât este nevoie după care pot fi recuperate cu uşurinţă. Ele au o capacitate de stocare mult mai mică decât discurile fixe şi sunt folosite pentru a transfera date între calculatoare sau pentru a păstra la loc sigur unele informaţii  extrem de importante.

            In afară de componentele clasice, un PC poate avea ataşate şi alte dispozitive cum ar fi: microfon pentru comunicarea de comenzi,difuzoare (stereo), monitoare tridimensionale,echipamente folosite în industrie, etc.