Informatica aplicata

Elemente de Informatica Aplicata UNIVERSITATEA HYPERION

2013

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Cuprins

CUPRINS CUPRINS ..............................................................................................................................1 CAPITOLUL 1. SISTEME INFORMAŢIONALE. SISTEME INFORMATICE. ........3 1.1. NOŢIUNEA DE INFORMATICĂ ........................................................................................3 1.2. NOŢIUNEA DE INFORMAŢIE ..........................................................................................4 1.3. NOŢIUNEA DE SISTEM ...................................................................................................5 1.4. NOŢIUNEA DE SISTEM CIBERNETIC ...............................................................................7 1.5. NOŢIUNEA DE SISTEM INFORMAŢIONAL .......................................................................8 1.6. NOŢIUNEA DE SISTEM INFORMATIC ............................................................................ 10 CAPITOLUL 2 SISTEME DE CALCUL ........................................................................15 2.1. SCURT ISTORIC PRIVIND EVOLUŢIA SISTEMELOR DE CALCUL......................................15 2.1.1. Primele calculatoare cu tuburi electronice ........................................................ 18 2.2. CLASIFICAREA CALCULATOARELOR ........................................................................... 20 2.3. ARHITECTURA CALCULATOARELOR. HARDWARE ...................................................... 24 2.3.1. Unitatea centrală................................................................................................ 26 2.3.2. Memoria internă .................................................................................................27 2.3.3. Echipamente periferice....................................................................................... 34 CAPITOLUL 3 BAZELE ARITMETICE ALE CALCULATOARELOR. ALGORITMI ..................................................................................................................... 43 3.1. SISTEME DE NUMERAŢIE ............................................................................................. 43 3.2. CONVERSIA NUMERELOR DINTR-O BAZĂ ÎN ALTA....................................................... 47 3.2.1. Conversia octal-binar şi binar-octal ..................................................................49 3.2.2. Conversia hexazecimal-binar şi binar-hexazecimal........................................... 50 3.2.3. Conversia binar-zecimal .................................................................................... 50 3.3. REPREZENTAREA INFORMAŢIEI ÎNTR-UN SISTEM DE CALCUL......................................50 3.3.1. Coduri numerice .................................................................................................51 3.3.2. Coduri alfanumerice .......................................................................................... 52 3.4. ALGORITMI ................................................................................................................ 54 3.5. REPREZENTAREA ALGORITMILOR ............................................................................... 55 3.5.1. Reprezentarea algoritmilor cu ajutorul pseudocodului .....................................56 3.5.2. Descrierea algoritmilor cu ajutorul schemelor logice .......................................57 3.6. EXEMPLE DE ALGORITMI ............................................................................................ 59 CAPITOLUL 4 SISTEME DE OPERARE .....................................................................64 4.1. CLASIFICAREA SISTEMELOR DE OPERARE ...................................................................64 4.2. STRUCTURA GENERALĂ A UNUI SISTEM DE OPERARE ................................................. 66 4.3. ORGANIZAREA DATELOR PE DISC ............................................................................... 68 4.4. SISTEME DE OPERARE .................................................................................................70 4.5. ELEMENTELE INTERFEŢEI WINDOWS ..........................................................................73 4.5.1. Ferestrele de dialog ........................................................................................... 76 1

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Cuprins 4.5.2. Alte concepte WINDOWS ................................................................................... 80 4.6. EVOLUŢIA MEDIUL WINDOWS ................................................................................. 84 CAPITOLUL 5 PROGRAME UTILITARE ...................................................................94 5.1. PROGRAME ARHIVATOARE ......................................................................................... 94 5.2. VIRUŞI. PROGRAME ANTIVIRUS .................................................................................. 96 5.3. DEFRAGMENTAREA DISCULUI .................................................................................... 99 5.4. RESCUE DATA RECOVERY........................................................................................ 102 CAPITOLUL 6 REŢELE DE CALCULATOARE ....................................................... 105 6.1. DEFINIŢIE, CARACTERISTICI ..................................................................................... 105 6.2. TIPURI DE REŢELE ....................................................................................................107 6.3. ECHIPAMENTE DE TRANSMISIE LA DISTANŢĂ. MODEMUL.........................................117 6.4. PROTOCOL, STIVĂ DE PROTOCOALE .......................................................................... 118 CAPITOLUL 7 REŢEAUA INTERNET. SERVICII INTERNET ............................. 124 7.1. CE ESTE INTERNET-UL ŞI CUM A APĂRUT ? ............................................................... 124 7.2. ADRESE IP ŞI ADRESE INTERNET .............................................................................. 131 7.3. MODURI DE CONECTARE LA INTERNET .....................................................................134 7.4. SERVICII INTERNET ..................................................................................................137 7.4.1. Poşta electronică (e-mail) ................................................................................ 137 7.4.2. Transferul de fişiere ......................................................................................... 141 7.5. WORLD WIDE WEB ..................................................................................................142 7.5.1. Macrostructura World Wide Web-ului ............................................................. 145 RĂSPUNSURI .................................................................................................................. 156 BIBLIOGRAFIE .............................................................................................................. 157

2

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Capitolul 1. Sisteme informaţionale. Sisteme informatice.

CAPITOLUL 1. SISTEME INFORMAŢIONALE. SISTEME INFORMATICE. Obiectivele acestui capitol:  Ce este informatica  Noţiunile de sistem, sistem cibernetic, sistem informaţional  Noţiunea de sistem informatic

1.1. Noţiunea de informatică Noţiunea de informatică a fost creată prin asocierea a două cuvinte: informaţie şi automatică, în limba franceză INFORmatique et autoMATIQUE. Din această asociere rezultă că informatica se ocupă cu problemele corelate între ele ale informaţiei şi ale automaticii, sau cu prelucrarea automată a informaţiilor sau a datelor. Pornind de la acest concept prin noţiunea de informatică se desemnează două laturi ale activităţii umane:  O latură ştiinţifică, care priveşte informatica ca o ştiinţă în continuă formare şi structurare, şi care are ca prim obiectiv studiul, elaborarea şi utilizarea sistemelor informatice sau de prelucrare automată a datelor.  O latură tehnică, care priveşte informatica ca pe o meserie, cu toate atributele unei meserii, care constă în arta de a executa anumite operaţiuni specifice informaticii, în vederea prelucrării automate a datelor. În informatică, la fel ca în orice ştiinţă se operează cu noţiuni, concepte, mărimi primare şi derivate. Aceste concepte, noţiuni sunt corelate prin legi pentru descrierea diferitelor fenomene şi aplicaţii care îi sunt proprii. Determinarea şi definirea acestor concepte şi legi în mod riguros şi clar, permite şi uşurează abordarea, înţelegerea şi însuşirea informaticii ca ştiinţă şi ca meserie.

3


Legea care se are în vedere înainte de toate, este legea potrivit căreia calitatea informaţiilor de ieşire dintr-un sistem este în funcţie de calitatea informaţiilor la intrarea în sistem. Informatica a apărut ca ştiinţă în al cincilea deceniu al secolului nostru, în strânsă legătură cu apariţia şi dezvoltarea calculatoarelor electronice. Din acest motiv informatica a fost un timp denumită „ştiinţa calculatoarelor".

1.2. Noţiunea de informaţie Rezolvarea corespunzătoare a problemelor din ce în ce mai complexe, în toate activităţile vieţii sociale şi economice, reclamă ridicarea calităţii activităţii de conducere la toate nivelurile. Perfecţionarea acestor activităţi are ca premiză informaţia. În sens primar, termenul de informaţie înseamnă o înştiinţare, în general „un mesaj despre anumite lucruri sau evenimente care au avut, au, sau vor avea loc". Prin informaţie se înţelege orice mesaj care măreşte gradul de cunoaştere al unei fiinţe umane în raport cu mediul înconjurător (altfel spus, informaţia reprezintă cantitatea de noutate adusă de un mesaj din lumea reală înconjurătoare). În activitatea de conducere informaţia este „materia primă" cu care se lucrează în vederea luării deciziilor. Cu cât informaţia este mai clară, mai concisă cu atât deciziile luate sunt mai corecte. Ea este cea care stă la baza formulării deciziilor, a acţiunilor şi a îndeplinirii obligaţiilor. La baza informaţiei stă noţiunea de dată. Prin dată se înţelege orice mesaj primit de un receptor, sub o anumită formă. Nu orice dată poate fi o informaţie. Relaţia dintre date şi informaţii este ilustrată în figura 1.1.

Fig.1.1. – Relaţia dintre informaţii şi date O definiţie foarte concretă asupra diferenţei dintre informaţie şi dată a fost dată de Peter Ferdinand Drucker (1909-): „Informaţia este o dată plină de scop şi de înţeles”. Toate datele care intră în sistem sunt analizate, triate şi numai o parte dintre ele vor alcătui informaţiile necesare luării unei decizii.

4


Informaţia reprezintă obiectul prelucrării şi totodată, principala categorie de resurse utilizate în sistemele informaţionale, respectiv informatice, alături de celelalte categorii de resurse: personalul de specialitate, echipamentele de prelucrare şi instrumentele de utilizare a acestor echipamente (metode şi tehnici de analiză şi proiectare, limbaje de programare, pachete standard de programe de aplicaţii, sisteme de operare, metode şi tehnici de organizare şi prelucrare a informaţiei etc.). Informaţia este elementul cel mai dinamic al sistemelor informaţionale, respectiv informatice, fiind elementul care dă viaţă acestor sisteme.

1.3. Noţiunea de sistem Conceptul de sistem apare în forma embrionară încă din filozofia antică greacă. Afirmând că întregul este mai mult decât suma părţilor, Aristotel dă o primă definiţie noţiunii de sistem, care se va dezvolta şi va evolua pentru a ajunge la forma actuală de abia la începutul secolului XX. Cel care pune bazele unei teorii închegate privind teoria sistemele (este considerat fondatorul teoriei generale a sistemelor) este biologul german Ludwig von Bertalanffy (1901-1972) care între anii 1928 şi 1950 publică o serie de lucrări reprezentând începuturile teoriei generale a sistemelor şi a sistemelor deschise. Astfel, el a dedus principiile universale care sunt valide pentru sisteme în general. În acest sens L. von Bertalanffy a reformulat mai întâi conceptul clasic al sistemului şi l-a determinat drept o categorie prin care se cunosc relaţiile dintre obiecte şi fenomene [Bertalanffy]. Conceptul nou dat sistemului reprezintă un set de componente interdependente, o entitate complexă în care spaţiul-timp arată asemănările structurale. În general prin sistem se înţelege orice secţiune a realităţii în care se poate identifica un ansamblu de elemente materiale sau nemateriale (echipamente, metode, tehnici, fenomene, obiecte, procese, concepte, personal etc) interconectate printr-o mulţime de relaţii reciproce, precum şi cu mediul înconjurător şi care acţionează în comun în vederea realizării unor obiective bine definite. În conformitate cu Open University (1980), un sistem este un ansamblu cu un scop (obiectiv), care are componente (părţi) ce coexistă în vederea deservirii unui interes uman particular, dar care se schimbă la părăsirea sistemului. Prin sistem se înţelege un ansamblu de elemente, structurat cu ajutorul relaţiilor, ale cărei părţi se află într-o puternică interdependenţă şi 5


independenţă faţă de mediul înconjurător, atât elemente, cât şi relaţiile endogene (relaţiile dintre elementele sistemului) sau exogene (relaţiile dintre elementele sistemului şi mediul înconjurător) având un caracter dinamic, iar existenţa şi funcţionarea sa fiind subordonată unui scop. Pentru realizarea funcţiilor unui sistem sunt necesare informaţii. Fiecare sistem are ataşat un anumit număr de informaţii, care poartă amprenta sistemului. Figura următoare ilustrează corelaţiile dintre un sistem, diferite subsisteme, precum şi funcţiile acestuia.

Fig. 1.2. – Relaţiile dintre sistem şi mediul înconjurător Pentru a caracteriza noţiunea de sistem este necesar să se pună în evidenţă următoarele cinci caracteristici (care reies din definiţia sistemului): 1. mulţimea de elemente; 2. relaţiile (endogene) între elemente sistemului; 3. relaţiile cu mediul înconjurător (exogene), intrările şi ieşirile în/şi din sistem; 4. caracterul variabil în timp al elementelor şi relaţiilor; 5. scopul, finalitatea sistemului. Societatea comercială (firma) ca exemplu de sistem satisface în totalitate cele cinci laturi ale definiţiei unui sistem: 1. mulţimea de elemente este alcătuită din: salariaţii, elementele materiale, clădiri, materii prime, produse, mijloace financiare, informaţionale etc.; 2. , 3. şi 4. Relaţiile între aceste elemente, cât şi cu mediul înconjurător, au un caracter dinamic, complex; 5. scopul este de a fabrica produse şi a presta servicii, obţinând beneficii. În realitate aceste sisteme se regăsesc sub diferite forme: sisteme cibernetice, sisteme informaţionale, sisteme informatice.

6


Se poate rezuma că un sistem este un ansamblu de elemente; fiecare element al sistemului poate fi un subsistem, care la rândul lui poate fi considerat sistem format din elemente. Mulţimea relaţiilor între componentele unui sistem, precum şi a relaţiilor între componente şi ansamblu formează structura sistemului. Modul în care elementele unui sistem sunt dispuse între ele reprezintă structura statică a sistemului. Dacă legătura dintre aceste elemente este de compoziţie, de apartenenţă, de utilizare, de vizibilitate a unui element asupra altuia, se spune că există o relaţie statică între elemente; de asemenea există şi o interfaţă, care reprezintă schimbul dinamic între două elemente (un flux de informaţii). Mulţimea caracteristicilor unui sistem, la un moment dat, determină starea sistemului. Un sistem îşi adaptează comportamentul la cerinţele mediului său. De capacitatea de adaptare a sistemului şi de viteza de reacţie va depinde durata sa de supravieţuire. Reacţia sistemului la un stimul trebuie să fie cât mai rapidă şi cât mai adecvată cu putinţă. [Vătui, 2000].

1.4. Noţiunea de sistem cibernetic Pentru analiza comportamentului sistemelor, în ansamblul lor, s-a propus conceptul de „cutie neagră” care reprezintă sistemul privit ca un tot, făcând abstracţie de procesele sale interne. Cutia neagră primeşte impulsuri din partea mediului înconjurător (intrările în sistem) şi după ce preia aceste impulsuri, le transformă în acţiuni asupra mediului (ieşirile din sistem).

Fig. 1.3. – Legătura feed-back într-un sistem cibernetic Acest sistem devine sistem cibernetic, atunci când apare fenomenul de reglare (numită conexiune inversă sau feed-back), şi care poate fi caracterizat ca în figura 1.3. Sintetizând, se poate spune că noţiunea de sistem cibernetic a apărut ca o necesitate de a privi un anumit sistem izolat din punct de vedere informaţional. Aceasta presupune că în acest sistem cantitatea de informaţie este finită, că orice intrare de informaţie din mediu în sistem (intrare informaţională) şi orice ieşire de informaţie din sistem în mediu (ieşire informaţională) sunt controlabile sau observabile.

7


Prin sistem cibernetic se înţelege deci un sistem având cel puţin o buclă de reglaj (feed-back) prin care se aplică de la ieşirea sistemului un semnal la intrarea acestuia, unde un mecanism de comparaţie permite ca rezultatul compunerii semnalului de ieşire cu cel de intrare să fie transmis blocului de decizie. Sistemele cibernetice constituie o clasă importantă de sisteme, iar – după cum se va vedea – sistemele informaţionale şi informatice sunt sisteme cibernetice. Schema clasică a unui sistem cibernetic cu o buclă de reglaj este arătată în figura următoare.

Fig. 1.4. – Legătura feed-back într-un sistem cibernetic Un exemplu simplu ne poate arăta diferenţa între un sistem şi un sistem cibernetic: de pildă, un autoturism este un sistem mecano-electric, dar nu este un sistem cibernetic, un autoturism împreună cu conducătorul auto constituie un sistem cibernetic.

1.5. Noţiunea de sistem informaţional Sistemul informaţional reprezintă ansamblul informaţiilor, surselor şi nivelurilor consumatoare, canalelor de circulaţie, procedurilor şi mijloacelor de tratare a informaţiilor din cadrul sistemului căruia îi este ataşat. Sistemul informaţional se mai poate defini drept ansamblul de resurse, circuite şi procese informaţionale. Orice activitate specifică, sau organism specific, are un sistem informaţional specific. În societatea umană orice activitate este definită de acte normative, care implicit determină şi delimitează şi sistemul informaţional aferent acestei activităţi. Orice sistem informaţional trebuie să asigure organismului căruia îi aparţine informaţii complete, în cantităţi suficiente, corecte şi la nivelul de operativitate cerut de nivelele consumatoare. Orice firmă are propriul său sistem informaţional, care ajută conducerea firmei, prin informaţiile care le furnizează, să ia deciziile optime pentru conducerea acesteia.

8


Sistemul informaţional are un scop propriu şi anume acela de a deservi activitatea de conducere cu informaţii de fundamentare a deciziilor şi are şi metode proprii de realizare a scopului. În cadrul sistemului informaţional economic se disting două subsisteme care se află în relaţii de interdependenţă asigurând în acelaşi timp şi existenţa întregului sistem într-o stare de echilibru (figura 1.5.). Cele două subsisteme sunt:  sistemul conducător al procesului informaţional;  procesul informaţional al sistemului economic.

Fig. 1.5. – Relaţiile dintre cele două subsisteme ale sistemului informaţional În cadrul procesului informaţional au loc o serie de transformări prin intermediul cărora datele despre sistemul condus (real) şi informaţiile primite din afară sunt transformate în informaţii utile procesului de conducere a sistemului economic. Procesul informaţional poate fi separat pe mai multe etape şi anume: 1. etapa de culegere a informaţiilor, care face legătura directă cu sistemul real din care rezultă datele; 2. o etapă de prelucrare a informaţiilor în care datele intră în componenţa diferitelor modele, suferă o serie de procese de grupare, selectare, astfel încât se obţin informaţii necesare procesului de conducere. În interiorul şi între aceste etape, informaţia circulă prin aşa numitul proces de transmitere a informaţiei. Sistemul conducător al procesului informaţional primeşte de la procesul informaţional informaţii referitoare la comportamentul acestuia; de asemenea mai primeşte de la sistemul conducător al organismului 9


economic, cerinţe şi decizii privitoare la nevoile de informare ale acestuia. Pe baza acestor cerinţe sistemul conducător al procesului informaţional întocmeşte programe prin intermediul cărora procesul informaţional să poată furniza sistemului conducător al organismului economic informaţiile cerute. De asemenea, se pot întocmi programe privitoare la înlăturarea unor informaţii considerate inutile, îmbunătăţirea calităţii informaţiei conform constatărilor în procesul utilizării lor, modificarea termenelor de livrare etc. Sistemul informaţional se află în relaţie de subordonare faţă de sistemul de conducere al sistemului economic. Relaţia de subordonare este dată de faptul că sistemul informaţional trebuie să producă acele informaţii care sunt utile (cerute) procesului de conducere al sistemului economic. Aceasta se concretizează prin cerinţele şi deciziilor emise de acesta faţă de sistemul informaţional.

1.6. Noţiunea de sistem informatic Elementul revoluţionar al mutaţiilor care au determinat saltul calitativ al sistemelor informaţionale este axat pe dezvoltarea şi perfecţionarea mijloacelor tehnice şi a procedurilor de prelucrare a informaţiilor în scopul automatizării prelucrării datelor. Automatizarea prelucrării datelor cu ajutorul calculatorului electronic prezintă saltul calitativ major de automatizare a unor părţi ale sistemului informaţional. Apariţia calculatoarelor electronice şi constituirea informaticii ca ştiinţă, reprezintă al treilea moment important în istoria informaţională a omenirii, după limbaj şi tipar. Calculatorul electronic a produs o revoluţie în societatea umană în ansamblul ei, cu implicaţii deosebite în sfera informaţională (prin modificarea activităţii intelectuale a omului), cu preponderenţă în activitatea de conducere (management). Dezvoltarea echipamentelor de calcul şi îndeosebi a calculatoarelor a contribuit la perfecţionarea modelelor economice, ceea ce a făcut posibilă apariţia sistemelor informatice şi de conducere. Astfel, informatica se integrează organic în activitatea economică şi socială, iar domeniile de utilizare a acestora se diversifică în ritm rapid, prin includerea unor noi activităţi umane. Ţinând cont de cele spuse mai înainte se poate afirma că partea automatizată cu ajutorul calculatorului, din cadrul sistemului informaţional al unui sistem se numeşte sistem informatic (când au apărut prima dată aceste sisteme erau cunoscute sub denumirea de sisteme de prelucrare automată a datelor, SPAD). 10


O definiţie completă este aceea că prin sistem informatic se înţelege ansamblul de componente hardware/software, proceduri şi oameni reunite şi organizate pentru a prelucra date, în vederea îndeplinirii anumitor sarcini şi realizării unor performanţe măsurabile prin criterii stabilite. Din definiţia sistemului informatic rezultă că între acesta şi sistemul informaţional, căruia îi este subordonat, există anumite raporturi, care în principal se referă la: 1. existenţa unui raport de compoziţie, sau apartenenţă prin care sistemul informatic este o parte a sistemului informaţional; 2. orice sistem informatic există numai în cadrul unui sistem informaţional care-l cuprinde şi-l subordoneazã funcţional, utilizându-l ca infrastructura sa tehnică; 3. sistemul informatic poartă amprenta organismului pe care îl reprezintă.

Fig.1.6. – Reprezentarea schematică a unui sistem informatic Sistemul informatic se poate prezenta sub forma unei „cutii negre”, caracterizată de intrări, ieşiri, reguli, proceduri, mijloace şi metode. Principalele obiective ale unui sistem informatic sunt: 1. 2. 3. 4.

cunoaşterea stării sistemului; cuantificarea rezultatelor sistemului; creşterea operativităţii în activitatea managerială a sistemului; utilizarea eficientă a resurselor sistemului.

Fiecare organism (societate, întreprindere, firmă) are de îndeplinit mai multe atribuţii pentru a-şi atinge scopul pentru care a fost creat (pentru care, de fapt, funcţionează). Pentru ca un sistem informatic să fie integrat unui organism el trebuie să fie ataşat în mod intim tuturor funcţiunilor automatizabile din cadrul acestuia. Deci fiecărei funcţiuni a organismului, îi va corespunde un subsistem informatic, care toate împreună vor alcătui sistemul informatic al acestuia. 11


Partea sistemului informatic asociată unei funcţiuni se numeşte subsistem şi este caracterizată de un ansamblu de operaţiuni similare care realizează obiectivele sistemului pentru partea automatizată din funcţiunea respectivă. Deoarece în cadrul oricărui ansamblu de operaţiuni se pot regrupa subansambluri de operaţiuni de acelaşi tip, tot aşa în cadrul unui subsistem se pot decupa subsisteme, denumite şi aplicaţii, tratate pe calculator ca lucrări independente. Aplicaţia, sau subsistemul, stă în raport cu subsistemul cum stă partea faţă de întreg. În cazul societăţilor industriale sistemul informatic se structurează de obicei în următoarele subsisteme:  planificarea tehnico-economică;  pregătirea fabricaţiei;  programarea, lansarea şi urmărirea producţiei;  marketing;  personal-salarizare;  financiar – contabil.

Verificarea cunoştinţelor 1. Care din următoarele afirmaţii sunt adevărate ? a. totalitatea datelor care intră în sistem trebuie să se regăsească în informaţiile de la ieşirea din sistem; b. calitatea informaţiilor de ieşire din sistem este în funcţie de calitatea informaţiilor la intrare; c. informaţia reprezintă elementul static al unui sistem informaţional. 2. Un sistem este caracterizat prin: a. mulţimea de elemente şi relaţiilor endogene şi exogene; b. caracterul variabil în timp al elementelor şi relaţiilor endogene; c. rcaracterul variabil în timp al elementelor şi relaţiilor; d. scopul, finalitatea sistemului; 3. Informaţia reprezintă: a. o noţiune cu caracter abstract; b. un mesaj despre anumite lucruri sau evenimente; c. orice dată care poate fi supusă analizei; d. materia primă în procesul luării deciziilor; 12


e. orice percepţie care limitează gradul de cunoaştere al unei fiinţe umane în raport cu mediul înconjurător. 4. Prin sistem se înţelege: a. un ansamblu de elemente structurat cu ajutorul relaţiilor, în care atât elementele cât şi relaţiile endogene şi exogene au un caracter dinamic b. un ansamblu de elemente având relaţii endogene, care există şi funcţionează pentru realizarea unui scop c. o mulţime de elemente având atât relaţii endogene cât şi relaţii exogene d. un ansamblu structurat de elemente având relaţii exogene, subordonat unui scop e. grupare de elemente legate între ele pentru realizarea unui scop comun 5. Sistemul cibernetic reprezintă: a. orice sistem în care cantitatea de informaţie este finită, iar intrările şi ieşirile informaţionale nu pot fi controlate sau observate; b. un sistem în care schimbul de informaţii cu mediul este limitat; c. un sistem izolat din punct de vedere informaţional, respectiv în care cantitatea de informaţie este finită iar intrările şi ieşirile informaţionale sunt controlabile sau observabile; d. un sistem având cel puţin o buclă de reglaj prin care se aplică de la ieşirea sistemului un semnal la intrarea acestuia; e. orice sistem în care majoritatea elementelor care-l compun pot fi uşor controlate. 6. Sistemul informaţional este: a. subsistem al sistemului informatic; b. ansamblu de resurse, circuite şi procese informaţionale; c. sistem care are cel puţin o buclă de reglaj; d. un ansamblu de elemente care din punct de vedere informaţional nu interacţionează cu mediul înconjurător; e. mulţimea informaţiilor, surselor şi nivelelor consumatoare, canalelor de circulaţie, procedurilor şi mijloacelor de tratare a informaţiilor din cadrul sistemului. 7. Etapele procesului informaţional vizează: a. descoperirea şi culegerea informaţiilor; b. culegerea informaţiilor şi gruparea importanţă;

13

acestora

pe

clase

de


c. culegerea şi prelucrarea informaţiilor care circulă în interiorul şi între aceste etape prin aşa numitul proces de transmitere a informaţiei; d. prelucrarea şi selectarea datelor de intrare în sistem; e. culegerea informaţiilor şi elaborarea unor modele de analiză în vederea obţinerii unor soluţii decizionale.

14

Capitolul 2. Sisteme de calcul

CAPITOLUL 2 SISTEME DE CALCUL Obiectivele acestui capitol:  Evoluţia sistemelor de calcul  Clasificarea calculatoarelor  Arhitectura unui sistem de calcul  Hardware, software

2.1. Scurt istoric privind evoluţia sistemelor de calcul Calculatorul (computer, ordinateur) poate fi definit în două moduri: 1. Maşină capabilă să efectueze automat operaţii aritmetice şi logice (cu scopuri ştiinţifice, administrative, contabile etc.) cu ajutorul unor programe care definesc metodologia şi modul de executare a acestora. 2. Sistem fizic care prelucrează datele introduse într-o formă prestabilită şi furnizează rezultate fie într-o formă accesibilă utilizatorului, fie ca semnale destinate acţionării unor echipamente (strunguri, maşini etc.). Evoluţia calculatoarelor este strâns legată de progresele înregistrate de diferite tehnologii (electronice, magnetice, electromecanice, electronooptice). Cercetările efectuate pentru realizarea de calculatoare cât mai performante au impulsionat aprofundarea unor noi aspecte în cadrul acestor tehnologii. Calculatoarele moderne reprezintă rezultatul unui îndelungat proces de căutări ale unor mijloace tehnice adecvate pentru mecanizarea şi automatizarea operaţiilor de calcul. În evoluţia mijloacelor de tehnică de calcul se pot evidenţia mai multe etape. 1. Etapa instrumentelor de calcul a. Abacul – prima maşină de calcul cu care începe istoria dezvoltării calculatoarelor a fost utilizat cu câteva mii de ani înainte de era noastră, aproximativ 600 Î.H. în China şi Japonia, şi continuă să fie folosit încă în ţările din Orient. Cu ajutorul acestui instrument de calcul se pot efectua operaţii de adunare, scădere, înmulţire şi împărţire. 15


Abac Japonia

b. Rigla de calcul – a fost inventată la sfârşitul secolului XVII şi începutul secolului XVIII, de către John Napier (1550-1617) şi Robert Bissaker. J. Napier a descoperit logaritmii şi a publicat prima tabelă logaritmică în 1614.

Rigla de calcul

Logaritmi

2. Etapa maşinilor mecanice de calcul (bazate pe roţi dinţate angrenate: roata dinţată jucând rolul elementului cu mai multe stări stabile, fiecare codificând o cifră zecimală). a. În anul 1623 William Schickard (1592-1635) a produs prima maşină mecanică de calcul. b. Între anii 1642 – 1645 matematicianul francez Blaise Pascal (1623-1662) a realizat prima maşină de adunat, considerată a fi primul calculator digital (numită Pascalina). c. În anul 1674 (1666, după alţii), Gottfried Wilhelm von Leibnitz (1646-1716) inventează maşina care execută operaţii de înmulţire şi împărţire. Acesta a fost primul calculator mecanic capabil să efectueze operaţii de înmulţire. d. Următoarea dezvoltare marcantă a fost proiectarea de către Charles Babbage (1791-1871), în secolul al XIX-lea, mai precis anul 1822, a unei maşini capabile să efectueze logaritmi şi funcţii trigonometrice, fără intervenţia factorului uman, primul calculator cu execuţie automată a programului care nu a 16


fost construit niciodată. Proiectul prevedea încă de atunci principalele elemente ale calculatoarelor moderne de astăzi (unităţile de memorie, calcul, intrare, ieşire şi comandă, fiind astfel considerat primul om care a inventat calculatorul modern). Aceste maşini au marcat punctul de răscruce în startul epocii calculatoarelor. e. În anul 1820, un ţesător pe nume Joseph Marie Jacquard (1752-1834) a inventat cartela perforată (dreptunghi de carton destinat înregistrării informaţiei printr-o serie de perforaţii întrun cod prestabilit), utilizată la început la războaiele de ţesut. Hermann Hollerith a utilizat pentru prima dată aceste cartele perforate, pentru a accelera prelucrarea datelor culese la recensământul din Statele Unite (1890), cu ajutorul unei maşini de sortat. f. E. Barbour realizează în anul 1872 prima maşină de calcul cu imprimantă. g. În anul 1912, F. Baldwin şi J. Monroe încep producţia de masă a maşinilor mecanice de calculat, cu patru operaţii aritmetice. 3. Maşini electromecanice de calculat (bazate pe roţi dinţate angrenate, acţionate electric), etapă influenţată de dezvoltarea rapidă a electronicii. a. În 1930 se utilizează maşina electromecanică de calculat care era prevăzută cu operaţiile de adunare, scădere, înmulţire, împărţire, rădăcină pătrată, subtotal. b. În anul 1939 Samuel Williams a construit un calculator cu relee. Acesta a fost primul calculator digital şi prima maşină binară. În 1943 britanicii au realizat o maşină, numită Colossus, folosită pentru decodarea mesajelor trimise de germani, fiind primul calculator operaţional care folosea valve. c. Între 1937-1945, Howard Aiken de la Universitatea Harvard, împreună cu firma IBM, a produs calculatorul MARK 1, bazat pe relee electromagnetice (numele original a fost IBM Automatic Sequence Controlled Calculator). Releele electromagnetice şi contactele lor joacă rolul elementelor bistabile. Cu ajutorul lor se pot codifica cifrele sistemului de numeraţie binar. În 1937 Aiken propune proiectul Calculatorului cu Secvenţe Automate de Comandă. Acesta folosea principiile enumerate de Charles Babbage şi tehnologia de implementare pentru calculatoarele electromecanice produse de IBM. Cel de-al doilea calculator creat 17


de Aiken, numit MARK 2, a fost realizat la finele primului război mondial (în anul 1947) şi avea o putere de calcul de cinci ori mai mare decât predecesorul său. Construcţia calculatorului Mark I a început în 1939 şi s-a terminat la 7 august 1944, dată ce marchează începutul erei calculatoarelor. 4. Maşinile electronice de calcul cu program memorat, bazate la început pe tuburi electronice, apoi pe tranzistori şi circuite integrate.

2.1.1. Primele calculatoare cu tuburi electronice În anul 1943 la Universitatea din Pennsylvania a început construcţia primului calculator bazat pe tuburi electronice, numit ENIAC – Electronic Numerical Integrator And Computer, de către o echipă având în frunte pe John Presper Eckert, John W. Mauchly şi John Louis von Neumann, fiind primul calculator digital electronic operaţional. Acest calculator era alcătuit din 19.000 tuburi electronice, 1.500 de relee, avea o greutate de 30 tone, utiliza o putere de 200 kW şi putea memora instrucţiuni cu scopul de a ENIAC, 1943-1946 simplifica rezolvarea problemelor. A fost terminat în 1945. În acelaşi an, John Louis von Neumann a introdus conceptul de program memorat. Succesorul lui ENIAC a fost calculatorul electronic numit EDVAC – Electronic Discrete Variable Automatic Computer. Pentru construcţia acestui calculator s-a folosit lucrarea lui John Louis von Neumann „Prima schiţă de raport asupra lui EDVAC”. Conform principiilor lui J. L. von Neumann un calculator trebuie să aibă: 1. un singur procesor central; 2. singură legătură între procesorul central şi memorie; 3. programul este stocat (memorat) în memorie; 4. procesorul central aduce, decodifică şi execută instrucţiunile memorate ale programului secvenţial. După elaborarea structurii logice de bază a calculatorului cu program memorat, au fost stabilite entităţile funcţionale care concurau la realizarea acestuia, şi anume: 1. Un mediu de intrare care să permită introducerea de instrucţiuni şi operanzi într-un număr nelimitat. 18


2. O memorie din care se citesc operanzii sau instrucţiunile şi în care se pot introduce rezultate, în ordinea dorită. 3. O secţiune de calcul, capabilă să efectueze operaţii aritmetice sau logice asupra operanzilor citiţi din memorie. 4. Un mediu de ieşire, prin intermediul căruia se pot trimite către utilizatori rezultatele obţinute într-un număr nelimitat. 5. O unitate de comandă care să fie capabilă să interpreteze instrucţiunile citite din memorie, şi care să poată selecta ordinea de desfăşurare a operaţiilor, în funcţie de rezultatele obţinute pe parcurs. Majoritatea calculatoarelor construite până în prezent au la bază aceste principii, purtând astfel şi numele de calculatoare de tip von Neumann. Trebuie amintit că primul calculator care a avut sistem de operare s-a numit EDSAC, construit în anul 1949, executa 714 operaţii/secundă. Pe baza acestui proiect în anul 1951, Eckert şi Mauchly au produs primul calculator comercial, numit UNIVAC 1.

UNIVAC 1

Fig. 2.1. – Schema J. L. von Neumann Schema calculatorului numeric J. L. von Neumann este prezentată în figura 2.1., unde elementele sunt:  UI reprezintă dispozitivele periferice de intrare.  UAL reprezintă unitatea aritmetico-logică care conţine circuite ce manipulează datele.  UC reprezintă unitatea de control ce coordonează activităţile maşinii.  UE reprezintă dispozitivele periferice de ieşire.

19


Începând din acest moment evoluţia calculatoarelor a avut o curbă ascendentă, atât în ceea ce priveşte puterea de calcul, cât şi miniaturizarea lor, ajungându-se în zilele noastre la calculatoare de puteri de calcul incredibil de mari. Alte evenimente mai importante care au contribuit la dezvoltarea calculatoarelor au fost:  În anul 1924 a luat fiinţă firma IBM – International Bussines Machines Corporation.  În anul 1968 a luat fiinţă firma ICL – International Computers Ltd. (la ora actuală ICL şi Fujitsu sunt numărul doi în industria informatică mondială, după IBM).  În anul 1975 ia fiinţă firma Microsoft.

2.2. Clasificarea calculatoarelor Clasificarea sistemelor de calcul se poate face după mai multe criterii, şi anume: din punct de vedere al funcţiilor pe care le îndeplineşte, al structurii, al performanţelor, al generaţiei căreia îi aparţine, al familiei de calculatoare etc. O primă clasificare a calculatoarelor poate fi făcută după familia de calculatoare căreia îi aparţine: 1. Mainframe-uri. 2. Minicalculatoare. 3. Microcalculatoare. Mainframe-urile, sunt calculatoare mari şi foarte scumpe, specifice anilor 1960 – 1970. Aceste calculatoare prezintă următoarele avantaje:  Procesează date la viteze superioare, astfel încât pot rezolva sarcinile complexe mult mai rapid.  Drive-urile pot stoca mult mai multe date şi manipula fişiere mai mari decât o pot face sistemele mai mici.  Sistemele de operare permit utilizarea simultană a acestora de către mai mulţi utilizatori, prin intermediul utilizării tehnicii multiprogramării (utilizatorii sunt conectaţi la calculator prin unităţi de tastatură şi ecran, numite terminale şi unităţi vizuale de afişare, VDU – Visual Display Units). Minicalculatoarele: sunt calculatoare cu viteze de 103 – 105 operaţii / secundă, cu o lungime a cuvântului mică (8, 12, 16 biţi). În general sunt calculatoare ieftine şi sunt recomandate pentru companiile mai mici. Un asemenea calculator este mai mic decât un mainframe, capacitatea de stocare este mai mică şi nu permite atât de mulţi utilizatori simultan ca un 20


mainframe. Primul minicalculator cu adevărat popular a fost PDP 8, lansat în 1965, şi produs de firma DEC – Digital Equipment Corporation. Alte exemple de minicalculatoare: NOVA, DEC-VAX, familia de calculatoare româneşti FELIX. Actualmente, liderul mondial în domeniul minicalculatoarelor este IBM, cu peste 300.000 instalări, disponibil în mai multe variante (IBM AS/400 – Application System/400).

DEC PDP 8 – 1965

Microcalculatoarele: sunt calculatoare de birou, foarte răspândite în ultimul deceniu, datorită gradului lor de accesibilitate dar şi preţului relativ scăzut. Datorită faptului că acestea sunt destinate unui singur utilizator; se mai numesc şi calculatoare personale (personal computer – PC). Printre cele mai cunoscute şi răspândite microcalculatoare se numără IBM PS/2, Apple MacIntosh, Hewlett Packard, Vectra etc. Primul microcalculator a fost construit în 1973 (Franţa, la Oresay, produs de societatea MICRAL – 1973 R2E condusă de Andre Truong Trong Thi), s-a numit Micral şi avea un microprocesor Intel 8080, produs de către firma Intel în aprilie 1974 (primul microprocesor 8008 a apărut în anul 1972). Cei care au intuit importanţa microcalculatoarelor, în ideea de a le apropia cât mai mult de om, au fost Steve Wozniak, de 26 de ani, Apple II – 1977 angajat al firmei Hewlett Packard şi Steve Jobs, în vârstă de 20 de ani. Ei produc în 1975 într-un garaj din California, un calculator numit Apple I, introducând odată cu el şi noţiunea de calculator personal. Abia după 5 ani de la lansarea lui Apple I, în august 1981, firma IBM, denumită şi „Big Blue", este convinsă de importanţa acestei noi ramuri apărute de curând şi se hotărăşte să intre în luptă. Calculatorul, numit IBM PC – Personal Computer se impune pe piaţă imediat. Un alt pas înainte a

21


fost introducerea microprocesorului Intel 80386, care reprezintă trecerea de la microprocesoarele pe 16 biţi la cele pe 32 biţi. O categorie aparte de calculatoare o reprezintă supercalculatoarele; acestea au fost dezvoltate pentru aplicaţii specializate care necesită un număr imens de calcule matematice, dar ele mai sunt utilizate în cercetări nucleare, exploraţii petroliere etc. Acestea pot executa peste 1 bilion de operaţii pe secundă, sunt cele mai rapide şi puternice calculatoare. Supercalculatoarele lucrează pe 64 biţi, memoria se măsoară în GB, capacitatea de stocare este imensă şi se pot primi intrări de la peste 10.000 staţii de lucru. Unul dintre cele mai celebre calculatoare este Seymour Cray-Cray-2. Costul unui supercalculator este de peste 4 milioane $, Cray2 costând aproximativ 17 milioane $. Diferenţa principală între un supercalculator şi un mainframe este aceea că un supercalcultor foloseşte toate resursele pentru executarea unui anumit număr de programe într-un timp cât mai scurt, în timp ce un mainframe utilizează aceste resurse pentru a executa mai multe programe în mos concurenţial. O altă clasificare a calculatoarelor poate fi făcută după generaţia căreia îi aparţine. O anumită generaţie de calculatoare este delimitată de tehnologia utilizată, performanţele obţinute, concepţia în structura hardware şi software [Dodescu]. Astfel având în vedere tehnologiile utilizate în construcţia calculatoarelor, începând cu anul 1946, se pot evidenţia cinci generaţii de calculatoare. Datorită faptului că funcţia de prelucrare a datelor este strâns legată de cea de transmisie a acestora, o altă caracteristică a fiecărei generaţii de calculatoare se referă la tehnologiile de telecomunicaţii utilizate. Dintre caracteristicile de bază ale celor cinci generaţii de calculatoare amintim:  Prima generaţie de calculatoare, caracteristică anilor 1945 – 1958. Primele Fortran C Pascal calculatoare utilizau tuburile electronice pentru circuite şi Limbaje de nivel înalt tamburi magnetici (fiind Limbaje de asamblare primele dispozitive utilizate pentru memorare) pentru Limbaje maşină memorie. Aceste calculatoare erau de Hardware dimensiuni mari, mari consumatoare de electricitate, foarte scumpe, nefiabile, timpul de acces la memorie era mare. Calculatoarele din această generaţie au fost fundamentate pe cercetările lui Norbert Wiener, părintele ciberneticii, care a pus bazele 22


teoretice ale calculatorului electronic. Pentru efectuarea operaţiilor era utilizat limbajul maşină şi puteau rezolva numai un singur task la un moment dat. Intrările aveau la bază cartela perforată şi banda de hărtie, şi ieşirile erau obţinute la imprimantă. Limbajul maşină este limbajul de programare de nivel jos care este înţeles de calculator. Exemple: 1945 – AVIDAC, 1945 – EDSAC primul calculator cu sistem de operare, 1946 – ENIAC, 1950 – SEAC, 1951 – UNIVAC 1, care a fost primul calculator comercial.  A doua generaţie de calculatoare – a apărut la începutul anilor 1960 (perioada 1958 – 1966). Tuburile electronice au fost înlocuite de tranzistori (tranzistorul a fost inventat în 1947 în laboratoarele Bell); calculatoarele erau mai mici, ieftine, fiabile, consumau mai puţină electricitate şi erau mai rapide de câteva sute de ori, decât cele din prima generaţie. Exemple de calculatoare din generaţia a doua: ICL 1301, IBM 1401.  A treia generaţie de calculatoare – specifică perioadei 1966-1971, şi-a făcut debutul odată cu apariţia chip-urilor. Tranzistorii sunt înlocuiţi cu circuitele integrate (primul circuit integrat a fost dezvoltat în 1950 de Jack Kilby de la Texas Instruments şi Robert Noyce de la Fairchild Semiconductor). Circuitele integrate sunt cel mai des clasificate în funcţie de numărul tranzistorilor şi a altor componente pe care îi conţine. Astfel, circuitele integrate sunt: pe scară simplă (SSI – Simple Scale Integration, 20 de tranzistori pe pastila de SI), medie (MSI – Medium Scale Integration, 20-1000 de tranzistori pe pastila de SI), largă (LSI – Large Scale Integration, 1000-50.000 de tranzistori pe pastila de SI), foarte largă (VLSI – Very Large Scale Integration, 50.000-100.000 de tranzistori pe pastila de SI), şi ultra largă (ULSI – Ultra Large Scale Integration, peste 100.000 de tranzistori pe pastila de SI). Calculatoarele din această generaţie erau mai mici, ieftine şi mai rapide decât precedentele. În loc de cartele perforate şi imprimante, utilizatorii interacţionează cu calculatoarele prin intermediul tastaturi şi monitoarelor şi interfeţe cu un sistem de operare, care permit execuţia mai multor aplicaţii diferite în acelaşi moment de timp. Caracteristica acestei generaţii de calculatoare este apariţia de limbaje de nivel foarte înalt (Fortran, Cobol), programarea structurată, sisteme de operare orientate pe limbaje (Algol, Pascal), timp partajat, grafică pe calculator, baze de date. Exemple: IBM 360, Siemens 4004, ICL 1900, UNIVAC 9000 etc.  A patra generaţie de calculatoare este caracterizată de utilizarea circuitelor integrate pe scară largă în construcţia calculatoarelor, care a debutat în anii 1970 – 1971. Altfel spus, generaţia a patra de calculatoare a început odată cu folosirea microprocesorului în construcţia acestora. Aceste calculatoare sunt puternice, ele pot fi legate între ele, formând o reţea de laculatoare; încep să fie utilizate 23


sisteme de operare evoluate, pachete de programe de largă utilizare, sisteme expert, limbaje orientate pe obiecte, baze de date relaţionale etc. În 1981 firma IBM introduce pe piaţă primul său calculator personal (PC), şi în 1984 Apple introduce Macintosh.  A cincea generaţie de calculatoare, reprezentată de calculatoarele utilizate în prezent (încă în curs de proiectare), este caracterizată de capacitatea recunoaşterii imaginilor, a sunetelor şi altor capacităţi de inteligenţă artificială. Tehnicile de procesare paralelă, bazate pe driveurile RISC este o caracteristică a acestor calculatoare. Software-ul utilizat în această perioadă se caracterizează prin: sisteme de operare cu interfaţă evoluată cu utilizatorul, limbaje concurente, programare funcţională, prelucrare simbolică (limbaje naturale, recunoaşterea formelor: imagini / voce), Prolog, baze de cunoştinţe, sisteme expert evoluate, CAD, CAM, CAE, multimedia, realitate virtuală, Web. După calculele pe care le pot efectua calculatoarele se împart în trei grupe:  Calculatoare analogice care sunt utilizate pentru studiul sistemelor complicate ce nu permit încercări directe şi al căror studiu duce la calcule laborioase. Se mai numesc şi maşini de calcul cu acţionare continuă deoarece operează asupra unei cantităţi de informaţii ce variază continuu, acest lucru realizându-se cu ajutorul elementelor de calcul.  Calculatoare numerice sunt dispozitivele şi echipamentele care prelucrează automat informaţia codificată sub formă de valori numerice. Operează cu cele două cifre ale sistemului binar pe care le manipulează cu viteze fantastice.  Calculatoarele hibride sunt dispozitivele de calcul care combină operaţiile calculatoarelor numerice cu cele ale calculatoarelor analogice. Cele trei clasificări nu sunt singurele posibile, calculatoarele mai pot fi clasificate şi în funcţie de:  Modul de utilizare (de buzunar, de birou, staţii de lucru).  Regimul de lucru (individuale, legate în reţea de microcalculatoare, terminale).  Lungimea cuvântului pe care îl prelucrează (8, 16, 34, 64 biţi).

2.3. Arhitectura calculatoarelor. Hardware Prin sistem de calcul se înţelege acel sistem care permite realizarea anumitor activităţi, având la bază prelucrarea informaţiei, alcătuit din două subsisteme principale: hardware şi software. Execuţia activităţilor defineşte funcţiile sistemului, iar modul în care aceste funcţii sunt îndeplinite determină performanţele sistemului. 24


Hardware – este o componentă materială, fizică şi reprezintă ansamblul de componente şi dispozitive care constituie calculatorul; mai putem spune că reprezintă totalitate circuitelor, dispozitivelor şi echipamentelor unui sistem de calcul. Software – reprezintă totalitatea programelor cu care este echipat un sistem de calcul, formând componenta nematerială a acestuia. Partea hardware a unui calculator este alcătuită mai multe subsisteme:  Periferice de intrare.  Periferice de ieşire.  Unitatea centrală.  Memoria (internă şi externă).  Circuitele.

Fig. 2.2. – Interacţiunea conceptuală a componentelor hardware

Fig. 2.3. – Interacţiunea fizică a componentelor hardware Între cele cinci subsisteme hardware există anumite legături, reprezentate schematic în figura 2.2. Atât figura 2.2. cât şi figura 2.3. reprezintă interconectarea dintre cele cinci subsisteme prezentate mai sus, dar una este prezentată la nivel conceptual, iar cealaltă este prezentată la nivel

25


fizic. Conectarea între calculator şi echipamentele periferice se realizează prin intermediul unor cabluri specifice.

2.3.1. Unitatea centrală Unitatea centrală este componenta principală care conduce şi controlează întregul proces în cadrul sistemului. În cazul PC – urilor, rolul unităţii centrale este deţinut de microprocesor, care reprezintă componenta principală a calculatorului, susţinând procesarea datelor şi controlând memoria, intrarea şi ieşirea datelor. Microprocesorul controlează operaţiile fiecărui subsistem şi le coordonează într-o unitate funcţională, fiind conectat la celelalte componente printr-o serie de magistrale (bus-uri). Procesorul este construit dintr-un singur chip de dimensiuni ceva mai mari care conţine un circuit integrat complex, ce îi permite să prelucreze informaţii prin executarea unor operaţii logice şi matematice diverse. El este compus din două părţi importante: unitatea de execuţie (EU – Execution Unit) şi unitatea de interfaţă a bus – ului (BIU – Bus Interface Unit). Prima realizează efectiv operaţiile, iar cea de-a doua are funcţia de transfer a datelor de la şi înspre microprocesor. Microprocesorul îndeplineşte, de fapt, funcţiile unităţii centrale sau unităţii de control, şi anume, execută operaţii aritmetico-logice, decodifică instrucţiuni speciale, transmite altor chipuri din sistem semnale de control. Comunicarea unităţii centrale cu restul sistemului (monitor, tastatură, imprimantă etc.), se realizează prin intermediul unor porturi. În interiorul calculatorului datele circulă sub formă de semnale (impulsuri). Pentru a memora şi transmite informaţiile prin intermediul acestor semnale, calculatoarele folosesc sistemul binar de reprezentare a informaţiilor. Cea mai mică informaţie care poate fi reprezentată voate lua valorile 0 sau 1 şi poartă denumirea de bit (binary digit – cifră binară). Deci toate datele sunt reprezentate în calculator numai prin valorile 0 şi 1. Deoarece datele care sunt memorate şi citite în/din calculator au nevoie de mai mulţi biţi, aceştia se folosesc în mod grupat. Astfel o succesiune de 8 biţi se mai numeşte byte (sau octet), acesta reprezentând de fapt unitatea de măsură a capacităţii de memorie. Un byte poate reprezenta în calculator numai un caracter (1,3, A sau a). 1 1 1 0 0 0 1 0 Fig. 2.4. – Reprezentarea unui bit Deci unitatea de bază a capacităţii de memorie este byte - ul (notată cu B), care este o succesiune de 8 biţi (b). Celelalte unităţi de măsură sunt: 26


    

1 KB (kilobyte) = 1024 B 1 MB (megabyte) = 1024 KB 1 GB (gigabyte) = 1024 MB 1 TB (terabyte) = 1024 GB 1 PB (petabyte) = 1024 TB

Operaţiile pe care le execută microprocesorul se fac prin intermediul unor zone de memorie ale microprocesorului, numite registre. Registrele microprocesoarelor 8086 au o capacitate de 2 bytes. Informaţia cuprinsă în aceşti 2 bytes alăturaţi poartă numele de cuvânt. Microprocesoarele pe care se bazau primele calculatoare personale (8086 sau 8088) foloseau reprezentarea datelor pe 2 bytes, dar pentru transmiterea lor, 1 byte. De aceea, aceste calculatoare se mai numesc calculatoare pe 8/16 biţi. Următorul PC s-a realizat cu microprocesor 80286 (ele se numeau în general AT-uri – Advanced Technology) şi reprezentarea datelor în cadrul registrelor, cât şi transmiterea lor se executa pe 2 bytes. Se spune că aceste calculatoare sunt pe 16 biţi. Următoarele tipuri de calculatoare (80386, 80486) utilizează o reprezentare a datelor pe 4 bytes (2 cuvinte), de aceea se mai numesc calculatoare pe 32 biţi (4x8 = 32). Din 1993, când firma Intel a lansat microprocesorul Pentium reprezentarea datelor s-a făcut pe 64 biţi (4 cuvinte). Diferenţierea microprocesoarelor se face în funcţie de cantitatea de memorie ce poate fi citită la un moment dat, numărul de instrucţiuni executabile, precum şi viteza de execuţie a operaţiilor.

2.3.2. Memoria internă Microprocesorul are capacitatea de a memora atât datele ce urmează a fi prelucrate cât şi rezultatele intermediare. Deci, rolul său este acela de a prelucra şi transmite informaţiile şi rezultatele şi, numai pentru îndeplinirea acestui scop, prezintă şi funcţia de a memora datele. Capacitatea de a memora datele este mică, neputând, de exemplu, stoca programe. De aceea, un calculator necesită o memorie care să stocheze date şi programe. Memoria internă este o componentă de bază a oricărui sistem de calcul, fiind de fapt o zonă de stocare a informaţiilor în interiorul calculatorului, locul unde programele şi datele sunt păstrate, în formă binară, pe toată durata de prelucrare a acestora. Împreună cu microprocesorul participă la efectuarea operaţiilor stabilite de programul în execuţie. Caracteristica semnificativă a memoriei, comparativ cu stocarea pe discuri, dischete etc., constă în aceea că unitatea centrală poate accesa datele cu o viteză foarte mare, astfel încât pauzele cauzate de transferul datelor în memorie şi din 27


memorie sunt minimizate. Încărcarea unui fişier de pe disc reprezintă, de fapt, copierea sa în zona de memorie. Memoria internă prezintă anumite caracteristici: 1. Capacitatea (dimensiunea) este strâns legată de microprocesorul utilizat. Unitatea de măsură este KB (kilobytes), MB sau GB. Performanţele unui calculator cresc atunci când capacitatea memoriei interne este ridicată. 2. Timpul de acces reprezintă intervalul de timp dintre momentul în care s-a emis o cerere de acces, pentru scriere sau citire, şi momentul în care începe efectiv operaţia respectivă. Unitatea de măsură este ms (microsecunde) sau ns (nanosecunde). Cu cât timpul de acces este mai mic, cu atât memorari,a este mai rapidă. Vitezele de memorare mai sunt măsurate şi în MHz. De exemplu, o memorie RAM la 100 MHz este echivalentă cu 8 ns, iar la 133 MHz cu 12 ns. 3. Modul de organizare şi adresare. Din acest punct de vedere memoria internă este structurată în celule binare, locaţii, zone, partiţii, în funcţie de caracteristicile tehnice ale acesteia. Astfel: bit-ul este unitatea de reprezentare a informaţiei în memoria internă; celula binară reprezintă circuitul electronic capabil să memoreze informaţii de un bit; octetul reprezintă o succesiune de 8 biţi care pot fi adresaţi individual după adresa fiecăruia în parte; locaţiile de memorie reprezintă zone de memorie care au asociate o adresă unică, iar conţinutul poate fi scris sau citit într-un singur ciclu de memorie. Locaţiile de memorie sunt numerotate crescător, de la 0 până la limita superioară ce indică ultima locaţie. Aceste numere crescătoare ale locaţiilor de memorie se numesc adrese de memorie şi ele reprezintă o informaţie care facilitează identificarea locului unde se află locaţia de memorie care se doreşte a fi accesată. În mod normal, memoria internă este privită ca o succesiune de locaţii cu dimensiunea de 1 octet, conţinutul locaţiei fiind tratat ca o entitate de informaţie. Zona de memorie reprezintă o succesiune de mai multe locaţii. Un cuvânt de memorie poate să însemne o informaţie de 2, 4 sau 8 octeţi. Dimensiunea cuvântului de memorie este strâns legată de elementele constructive ale calculatorului şi reprezintă unitatea elementară pentru memorarea şi accesarea instrucţiunilor, operanzilor, adreselor. 4. Ciclul de memorie reprezintă intervalul de timp în care este realizată citirea sau scrierea unei unităţi de informaţie din/în memorie. Unitatea de măsură este ms sau ns, şi mai poate fi definit drept intervalul de timp dintre două operaţii succesive. 5. Costul de fabricaţie este un criteriu economic privind performanţele unui calculator, depinzând de mai mulţi factori, printre care cei mai importanţi sunt tehnologia de fabricaţie şi firma producătoare.

28


După criteriul accesului şi al modului de funcţionare memoria internă a calculatorului este de două tipuri:  RAM – Random Access Memory.  ROM – Read Only Memory. Prima unitate de memorie utilizată de un calculator a fost tamburul magnetic de IBM 650, în 1954.

Fig. 2.5. – Tambur magnetic Memoria cu acces aleator, sau memoria RAM, este o zonă de stocare temporară unde sunt păstrate programele şi datele încărcate de pe disc sau introduse de la tastatură sau de la un alt periferic de intrare. Aceasta este memoria la dispoziţia utilizatorului, numită din acest motiv şi memoria de bază (lucru) care este la dispoziţia programelor. Termenul de „acces aleator" semnifică faptul că datele pot fi extrase din memorie în orice ordine. Acest tip de memorie mai este numită şi RWM Read – Write Memory. Memoria RAM este volatilă, deci în momentul în care calculatorul este închis (deconectat, decuplat de la sursa de alimentare), orice informaţie stocată este pierdută. De aici rezultă că înainte de a deconecta calculatorul, trebuie să se salveze pe hard-disc sau pe un alt periferic de stocare (dischetă, CD etc.) fişierele care au rezultat în urma prelucrării. Memoriile RAM sunt compatibile cu placa de bază a calculatorului. Din acest motiv la o anumită placă de bază se pot utiliza numai un anumit tip de memorii. Memoriile RAM se prezintă sub două forme de bază:  SIMM (Single In-line Memory Module) este o plăcuţă de silicon care conţine o serie de cipuri de memorie, iar pinii de conectare sunt aşezaţi pe un singur rând. De obicei se utilizează două perechi identice (mai sunt cunoscute sub denumirea de memorii pe 32 biţi).  DIMM (Dual In-line Memory Modules) conţine cipuri de memorie ca şi SIMM-urile dar cu o densitate mai mare, deci are mai multă memorie RAM (mai sunt cunoscute sub denumirea de memorii pe 64 biţi).

29


Fig. 2.6. – Memorii SIMM În funcţie de tehnologia utilizată pentru memorarea datelor, cele două tipuri de bază ale memoriei RAM sunt:  Dinamică, DRAM (Dynamic RAM) are ca principiu constructiv celula de memorie formată dintr-un tranzistor şi un condensator de capacitate mică. Schimbarea stării se face prin încărcarea/descărcarea condensatorului. La fiecare citire a celulei, condensatorul se descarcă. Această metodă de citire a memoriei este denumită „citire distructivă". Din acest motiv celula de memorie trebuie să fie reîmprospătată (este o consecinţă a principiului de funcţionare al condensatorilor) după fiecare citire (în mod normal memoria trebuie să fie reîmprospătată de mii de ori pe secundă, în caz contrar datele memorate se vor pierde), ceea ce duce la micşorarea performanţei în ansamblu, dar este o procedură obligatorie şi are loc la fiecare 64 ms. Condensatorii colectează electroni care se află în mişcare la aplicarea unei tensiuni electrice, însă după o anumită perioadă de timp energia înmagazinată scade în intensitate datorită pierderilor din dielectric. Aceste probleme de ordin tehnic conduc la creşterea timpul de aşteptare pentru folosirea memoriei. Tipuri de memorii DRAM:  FPM DRAM – Fast Page Mode DRAM – sunt memorii care au fost folosite la calculatoare cu microprocesor 386 şi 486.  EDO DRAM – Extended Data Out DRAM – permit obţinerea unor performanţe mai ridicate decât memoriile FPM DRAM, dar nu pot opera pe magistrale cu viteze mai mari de 66 MHz.  BEDO DRAM – Burst EDO DRAM – este o memorie de tip EDO RAM care poate procesa patru adrese de memorie într-o singură rafală.  SDRAM – Synchronous DRAM – sunt memorii capabile să ruleze la 133 MHz, fiind de trei ori mai rapide decât memoriile FPM RAM şi de două ori decât EDO RAM şi BEDO RAM.  RDRAM – Rambus DRAM – este un tip de memorie RAM dinamică dezvoltată de firma Rambus, Inc. Dacă 30


memoriile SDRAM pot livra date la o viteză maximă de 100 MHz, aceste tipuri de memorii permit transferul datelor la viteze până la 800 MHz. Din 1999, Intel a început să utilizeze acest tip de memorie pentru procesoarele Pentium III Xeon, apoi pentru Pentium 4. Firmele Intel şi Rambus lucrează la o nouă versiune a acestui tip de memorie, care se va numi nDRAM, şi care va suporta viteze de transfer a datelor de până la 1,6 MHz.  DDR SDRAM – Double Data Rate SDRAM – şi – DDR 2 SDRAM – sunt următoarele tipuri de memorii care oferă noi caracteristici şi funcţionalităţi; permit transferul datelor pe 64 biţi de ori ori într-un ciclu de ceas.  Statică, SRAM – Static RAM – acest tip de memorie utilizează în structura celulei de memorie 4 tranzistori şi 2 rezistenţe. Schimbarea stării între 0 şi 1 se realizează prin comutarea stării tranzistorilor. La citirea unei celule de memorie informaţia nu se pierde. Memoria statică RAM nu necesită reimprospătarea ei, ceea ce o face să fie mai rapidă faţă de cea dinamică, dar şi mai scumpă. Datorită utilizării matricei de tranzistori, comutarea între cele două stări este foarte rapidă. Tipuri de memorii SRAM:  Async SRAM este cel mai vechi tip de memorie statică RAM, şi este denumită asincronă deoarece lucrează independent de ceasul sistemului.  Sync SRAM este memoria statică RAM sincronizată cu ceasul sistemului, mărind viteza sistemului.  Pipeline Burst SRAM este memoria cea mai frecvent utilizatăde tip SRAM şi poate funcţiona cu magistrale a căror viteză este mai mare de 66 MHz. Memoria ROM, reprezintă o memorie de stocare permanentă, utilizată pentru memorarea programelor care permit boot-area (încăcarea, lansarea) calculatorului şi executarea unor diagnostice. Memoria se numeşte read only deoarece nu este posibilă inscripţionarea de noi date sau programe (este formată din circuite al căror conţinut este programat la fabricaţie şi nu poate fi schimbat de utilizator). Acest tip de memorie este utilizat din două motive întemeiate: performanţă (informaţiile stocate în această memorie sunt disponibile în permanenţă indiferent de starea calculatorului on sau off, din acest motiv de mai numeşte şi memorie non-volatilă) şi securitate (datorită faptului că datele conţinute nu pot fi modificate uşor – accidental sau intenţionat – constituie o măsură de securitate). Una din caracteristicile de bază ale memoriei ROM este aceea că datele stocate nu pot fi şterse. Cu toate acestea există tehnici speciale de ştergere selectivă şi reprogramare care permit modificarea conţinutului memoriei ROM (din acest motiv ele mai sunt denumite şi „în special memorii read-only”), şi în funcţie de care aceste memorii sunt calsificate în: 31


 PROM – Programmable ROM, permit înscrierea o singură dată a unor noi programe, prin utilizarea unui echipament special. Informaţia odată memorată nu mai poate fi modificată.  EPROM – Erasable Programmable ROM, informaţia stocată poate fi ştearsă şi apoi cipul poate fi reprogramat cu ajutorul radiaţiilor ultraviolete.  EEPROM – Electrically Erasable Programmable ROM, informaţia poate fi citită, ştearsă, şi reprogramată de mai multe ori de către utilizator cu ajutorul semnalelor electrice. Este tipul de memorie ROM cel mai flexibil, şi este folosit pentru stocarea programelor BIOS. Din punct de vedere funcţional, memoriile ROM diferă de cele RAM atât prin faptul că cele ROM sunt în mod uzual mai lente, cât şi prin faptul că, în permanenţă, conţinutul rămâne acelaşi. Memoria ROM este cea mai utilizată pentru stocarea programelor la nivel de sistem, care sunt disponibile în orice moment. Un exemplu de astfel de program este sistemul BIOS (Basic Input Output System) care este stocat într-o memorie EEPROM, numită ROM BIOS sistem. Atunci când calculatorul este pornit prima dată această memorie este goală. Aceste programe BIOS reprezintă o colecţie de rutine care asigură serviciile de bază pentru operaţiile de intrare/ieşire, o interfaţă între sistemul de operare şi partea hardware a calculatorului. Pentru păstrarea parametrilor de configuraţie ai calculatorului, BIOS-ul foloseşte o memorie RAM, numită CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor) de 64 octeţi, în care se află, codificate, toate setările făcute în setup (acest tip de memorie nonvolatilă este denumită şi NVRAM – Non Volatile RAM). Conţinutul memoriei se păstrează şi după închiderea calculatorului, deoarece CMOS-ul este alimentat de o baterie. BIOS-ului se mai ocupă şi de testarea componentelor hardware (memorie, tastatură etc.) la pornirea PC-ului. Tot aici se mai află rutinele de boot-are, care se ocupă de încărcarea sistemului de operare; tot aici se află şi programul de setup, de configurare a sistemului. Din punct de vedere al administrării şi utilizării, memoria internă este împărţită în 4 zone: a. Memoria de convenţională (bază, reală) – este reprezentată de primii 640 KB de memorie RAM şi fără de care aceasta nu poate funcţiona. Programele care se execută sub sistemul de operare MS-DOS trebuie să fie capabile să se restrângă la această memorie. În această zonă de memorie se execută majoritatea programelor utilizator şi de aici se încarcă sistemul de operare la pornirea calculatorului. Aria de adrese este 00000h – 9FFFFh.

32


b. Memoria superioară (UMA – Upper Memory Area) este blocul de memorie cuprins între 640 KB şi 1 MB (are deci 384 K) la care programele utilizator nu au acces în mod curent. Ea este rezervată dispozitivelor hardware care necesită acces la memorie, cum ar fi monitoarele, unităţile de disc. În această zonă de memorie se află programele software şi BIOS-ul. Aria de adrese este A0000h – FFFFFh. c. Memoria expandată (HMA – High Memory Area) este cea care poate fi adresată peste 1 MB de memorie pe un calculator 8088 (primii 64 KB din al doilea MB de memorie, iar din punct de vedere tehnic, reprezintă primii 64 KB din memoria extinsă care pot fi accesaţi când procesorul este în mod real. Pentru aceasta trebuie utilizată o placă de memorie de expansiune, iar memoria accesată prin intermediul acestor plăci a fost denumită memorie expandată. În cazul calculatoarelor care utilizează un microprocesor mai mare de 80286 nu este necesară utilizarea acestui tip de memorie. Aria de adrese este 100000h – 10FFFFh. d. Memoria extinsă (XMS – Extended Memory) este o memorie suplimentară care a apărut datorită utilizării incomplete a memoriei superioare. În general orice tip de memorie instalată peste 1 M se numeşte memorie extinsă fiind specifică calculatoarelor dotate cu procesoare începând cu 80286. Deoarece unele programe mai utilizează memoria expandată, calculatoarele 80386 sau superioare acestora pot utiliza memoria extinsă pentru a simula memoria expandată. În aceasta poate fi stocată într-un volum limitat programe şi date. Viteza acestei memorii este mai lentă decât memoria de bază, deoarece această memorie administrează şi utilizează spaţiile libere între programele copiate în memoria RAM superioară (BIOS), aceasta fiind împărţită în pagini de câte 16 KB (o zonă bloc din această memorie), putând primii patru pagini de memorie expandată. Memoria internă, microprocesorul, precum şi alte componente electronice care compun calculatorul, sunt inserate pe o placă de bază, numită mainboard, sau motherboard.

Fig. 2.7. – Placa de bază a unui calculator personal

33


2.3.3. Echipamente periferice Un echipament periferic este un dispozitiv, care se află în afara unităţii centrale, dar este controlat de aceasta şi face să crească performanţele unui calculator. Echipamentele periferice reprezintă ansamblul de componente ce pot fi conectate cu unitatea centrală pentru a se putea obţine o configuraţie dorită de utilizator şi sunt folosite pentru introducerea datelor, extragerea rezultatelor, asigură o interfaţă cu utilizatorul. Funcţiile mai importante ale echipamentelor periferice sunt:  Introducerea datelor, programelor şi a comenzilor în memoria calculatorului.  Reprezentarea rezultatelor prelucrărilor sub o formă accesibilă calculatorului.  Asigură supravegherea şi posibilitatea intervenţiei utilizatorului pentru funcţionarea corectă a sistemului în timpul unei sesiuni de lucru.  Asigură dirijarea automată a sistemului de calcul şi manipularea programului prin comenzi transmise de utilizator. Echipamentele periferice sunt grupate în următoarele categorii: 1. Periferice de intrare. 2. Periferice de stocare. 3. Periferice de ieşire. 4. Periferice de comunicaţii. Periferice de intrare: tastatura, mouse-ul, microfonul, scanner-ul, camera video, joystick, unităţi de disc etc. Dintre primele periferice de intrare se amintesc cartela perforată şi banda de hârtie.

Cartela perforată

Banda de hârtie

34


Tastatura (keyboard) reprezintă principalul periferic pentru introducerea datelor (informaţiilor) în calculator. Ea operează prin convertirea acţionării de taste în semnale electronice sub formă de cifre binare. O tastatură are de obicei 101 taste, care sunt împărţite după funcţionalitatea lor în mai multe categorii: taste alfanumerice – ocupă partea centrală a tastaturii, iar apăsarea unei taste pe care se află o literă determină apariţia pe ecran a caracterului mic corespunzător; taste cu scopuri speciale – determină efectuarea unei anumite acţiuni fără a mai tasta comanda respectivă; taste funcţionale – conţin 10 sau 12 taste situate în partea superioară, având pe ele litera F urmată de numărul tastei 1÷12, apăsarea unei taste determină efectuarea unor operaţii specifice de la program la program; taste numerice şi direcţionale – cu ajutorul lor se introduc de la tastatură cifre, se poate efectua deplasarea în sus, în jos, la dreapta sau la stânga în interiorul unui text. Mouse-ul este un periferic de intrare, înzestrat cu o bilă de gumă sau metal care se mişcă pe suprafaţa mesei. Declanşarea unei anumite acţiuni se face prin poziţionarea cursorului în zona corespunzătoare şi apăsarea unuia dintre butoanele aflate pe partea posterioară (dreapta/stânga). Specificarea butonului care trebuie apăsat este indicat în manualul de prezentare a fiecărui produs. Deplasarea mouse-lui pe suprafaţa de lucru are ca efect deplasarea unui indicator numit cursor. Când se va da un clic stânga se realizează selectarea unui obiect şi un dublu clic stâng generează lansarea unei aplicaţii. Butonul din dreapta al mouse-lui are ca efect, prin apăsarea acestuia, apariţia unui meniu de context al cărui conţinut va depinde de elementul selectat. Există astăzi, mai multe categorii de mouse-uri: mouse cu două butoane, cu două butoane şi un scoll, mouse-uri optice şi mouse-uri fără fir (care înglobează senzor optic, comunicarea dintre mouse şi receiver este rapidă şi fără interferenţe din partea altor dispozitive). Progresul tehnologic al transmisiei în infraroşu a permis realizarea de dispozitive mouse fără fir, aşa numitele „wireless mouse”. Scanner-ul este un periferic care poate capta imagini, grafice, diagrame sau fotografii aflate pe hârtie astfel încât acestea pot fi introduse în calculator în vederea încorporării în documente sau cărţi. Punct cu punct scanner-ul poate

35


reproduce fotografii, desene şi chiar colaje. Ideea care stă la baza scannerelor este elementară: acesta detectează diferenţele de strălucire a unei imagini folosind o matrice de senzori. Scanner-ele se clasifică în:  Scannere cu tambur (drum scanners).  Scanner-ul cu pat (flatbed scanner).  Scanner-ul manual (hand scanner).  Scanner video. Tableta grafică are un mod de utilizare similar cu mouse-ul, însă este mult mai precisă. Se compune dintr-o suprafaţă plată denumită planşetă şi un digitizor, conectat la calculator. Digitizorul este asemănător mouse-ului şi este numit „puck”. Periferice de stocare: sunt echipamente periferice pe care se pot înregistra date, pentru a putea fi utilizate ulterior; cum ar fi: banda magnetică, discul flexibil, discul dur, discul compact, hârtia etc. Unităţile de disc flexibil (floppy disk sau dischete). Dischetele pentru PC – uri au diametrul de 5,25 inch (notat cu 5.25'') sau 3,5 inch (notat cu 3.5''), iar capacitatea de înmagazinare a informaţiei nu depinde de mărimea dischetei. Un disc pentru a putea fi folosit trebuie mai întâi formatat. Prin procesul de formatare se structurează suprafaţa suportului magnetic, pe care se doreşte să se salveze datele, într-un mod care poate fi recunoscut de sistemul de operare, şi care constă în: împărţirea discului în sectoare uniforme, crearea tabelelor necesare gestionării suprafeţei (FAT), detectarea şi izolarea sectoarelor defecte din punct de vedere fizic. Operaţia de formatare distruge toate informaţiile de pe unitatea respectivă, şi este indicat a fi efectuată atunci când sunt semnalate erori la citire sau scriere. pistă 8

9

sector

1

7 2 6 3 5

4

Fig. 2.8. – Împărţirea în piste şi sectoare a discului

36


Pentru a preîntâmpina o eventuală distrugere a informaţiilor de pe dischetă, există mijloace de protejare atât la nivel fizic (hardware), cât şi la nivel logic (software).

Fig. 2.9. – Dischetă de 8", 5.25", 3.5", şi unitatea de floppy Unităţile de disc dur (hard-disc) sunt denumite astfel deoarece, spre deosebire de discurile flexibile, reprezintă o construcţie rigidă şi sunt mai grele; poate fi asemănat cu o dischetă de mare capacitate, integrată într-o unitate încapsulată. Prima dată când au fost scrise şi citite primele cuvinte stocate cu succes pe hard-disc a fost 10 februarie 1954. Avantajele unităţilor de disc dur faţă de discurile flexibile: pot stoca mai multe date; pot accesa datele mult mai rapid. Dintre caracteristicile cele mai importante ale discurilor dure:  Rata de transfer, reprezintă cantitatea de date transferată într-o secundă.  Timpul de acces, se referă la timpul de accesare a informaţiilor.  Capacitatea, se referă la volumul maxim de date care poate fi stocat pe hard-disc. piste

rotaţie

capete

platane

capete de citire axa de rotaţie

cilindru

Fig. 2.10. – Schema unui hard disc 37


Din punct de vedere fizic, hard-discul este închis într-o unitate care conţine o stivă de discuri de metal, numite platane. Fiecare faţă a fiecărui platan este acoperită cu un strat subţire de material metalic. Capetele magnetice sunt utilizate pentru scrierea şi citirea datelor de pe disc. Fiecare suprafaţă de platan are asociat un cap magnetic, astfel încât datele să poată fi scrise pe o singură suprafaţă. Fiecare platan este divizat într-o serie de cercuri concentrice, numite piste, iar fiecare pistă este divizată în sectoare, în mod asemănător cu dischetele. Fiecare sector poate stoca 512 bytes de date. Numărul de sectoare/pistă diferă de la hard-disc la hard-disc. Numărul de piste pe platan este acelaşi cu numărul poziţiilor capului de citire/scriere. Toate pistele cu acelaşi număr alcătuiesc un cilindru. Fiecare hard-disc prezintă o anumită combinaţie de capete, cilindri şi sectoare. Principalii producători de hard-discuri: Western Digital, Quantum, Seagate, IBM Corporation, Fujitsu. Unităţile de compact disc (CD-ROM – Compact Disk – Read Only Memory), realizează doar citirea discurilor compacte, unităţile CD-ROM sunt periferice de intrare a informaţiilor. Printre principalele avantaje ale folosirii acestor discuri compacte: capacitatea mare de stocare a datelor, este  640 MB; sunt mult mai sigure.

Fig. 2.11. – Compact disc şi unitate de CD-ROM Periferice de ieşire : monitoare, imprimante, unităţi de disc. Monitoarele (display-uri) permit vizualizarea datelor introduse de la tastatură sau rezultate în urma execuţiei unor comenzi sau programe. Principala caracteristică a unui monitor este rezoluţia (claritatea), determinată de numărul de pixeli (picture elements – punct grafic elementar) de pe ecran. Persistenţa este un alt parametru, şi este determinată în funcţie de durata de timp în care ecranul continuă să lucească după ce fascicolul de electroni a trecut. Rata de împrospătare, reprezintă frecvenţa cu care o imagine este desenată pe ecran. Frecvenţa de reîmprospătare, se mai numeşte şi frecvenţa baleiajului vertical şi corespunde numărului de trecere pe ecran ale fasciculului de electroni într38


o secundă, iar unitatea de măsură este hertz-ul. Cu cât această frecvenţă este mai mare, cu atât stabilitatea imaginii este mai bună. Paleta este numărul de culori distincte care pot fi afişate pe placa grafică.

Fig. 2.12. –Tipuri de monitoare Tipuri de monitoare: MDA, CGA, EGA sunt monitoare digitale; VGA – monitoare analogice. Dacă semnalele digitale prezintă niveluri care indică prezenţa sau absenţa unui bit, semnalele analogice pot prezenta orice valoare între una minimă şi una maximă. Dimensiunea unui monitor standard este de 14'', 15'', 17'', 21'' (1 inch = 2,54 cm). Toate monitoarele trebuie să respecte unul din standardele: MPR şi MPR II (standard de calitate a ecranelor, introdus de autorităţile suedeze în 1990 şi care priveşte emisia radiaţiei prin tubul catodic), iar monitoarele care respectă aceste standarde mai sunt cunoscute şi sub denumirea de Low Emission. Constructiv ecranele pot fi CRT (Cathodic Ray Tub) sau LCD (Liquid Crystal Display). Imprimanta este un echipament periferic de ieşire care este ataşat unui calculator, cu scopul de a tipări documente, grafice etc. Deoarece este un dispozitiv cu ajutorul căruia se pot obţine rezultate, imprimanta este un echipament de extragere a rezultatelor. Există o multitudine de tipuri de imprimante, fiecare având anumite performanţe cum ar fi: viteza de tipărire (pagini/minut), viteza la listare text, viteza la listare grafică, memorie (KB), dotare, ergonomie etc. Aceste caracteristici fac ca o anumită imprimantă să prezinte atât avantaje cât şi dezavantaje, din acest motiv atunci când se alege tipul de imprimantă este bine să se ţină seama de tipul de lucrări care vor fi executate pe ea. În funcţie de modalitatea de imprimare, imprimantele se clasifică în:  Imprimantele matriceale (9, 18 sau 24 de ace) realizează imprimarea cu ajutorul unor ace din material preţios, acţionate de electromagneţi. Aceste ace acţionează peste o bandă tuşată asupra hârtiei.  Imprimantele cu jet de cerneală, funcţionează prin pulverizarea fină a unor picături de cerneală pe hârtia de imprimat.  Imprimantele laser folosesc raza laser sau mici diode luminiscente care încarcă electrostatic un tambur de imprimare, corespunzător 39


caracterului ce urmează a fi imprimat. Datorită încărcării şi descărcării electrostatice, particulele de toner (pulbere specială care aderă în locurile în care tamburul este încărcat static şi care au la bază diferite substanţe: răşină artificială, carbon, polipropilenă, gel siliconic şi coloranţi adecvaţi) se fixează pe tambur şi pe hârtie.

Fig. 2.13. –Modele de imprimante După dimensiunea hârtiei există imprimante format A4 şi A3. Dintre caracteristicile de bază, care stau la baza evaluării Imprimantelor, atunci când se analizează performanţele acestora, se aminteşte:  Rezoluţia imprimantei, reprezintă densitatea punctelor imprimate pe centimetru pătrat, şi este cel mai important criteriu privind calitatea imprimării. Se măsoară în puncte per inch – dpi (dots per inch).  Viteza de imprimare: la imprimantele matriceale viteza de imprimare se măsoară în numărul de caractere imprimate pe secundă – cps; la imprimantele cu jet de cerneală şi laser, se măsoară în număr de pagini pe minut – ppm. Imprimanta de buzunar. Tehnologia imprimantelor este revoluţionată în 2003 de o ingenioasă imprimantă portabilă „PrintBrush” de dimensiunea unui mouse obişnuit. Folosind o tehnologie numită „imprimare prin mişcări aleatorii”, aparatul generează text sau imagini alb-negru pe măsură ce utilizatorul „perie” cu el o foaie de hârtie. „PrintBrush” descarcă din calculator printr-o interfaţă grafică Bluetooth documentele sau fotografiile care trebuie tipărite.

Verificarea cunoştinţelor

1. Clasificarea calculatoarelor în mainfram-uri, minicalculatoare şi microcalculatoare a fost făcută după criteriul ce vizează: a. modul de utilizare; 40


b. c. d. e.

lungimea cuvântului pe care îl prelucrează; regimul de lucru; familia de calculatoare căreia îi aparţine; generaţia de calculatoare.

2. Sistemul de calcul reprezintă: a. un subsistem al sistemului informatic destinat prelucrării datelor, alcătuit din trei subsisteme; b. un sistem care prelucrează informaţia, alcătuit din două subsisteme principale; c. parte componentă a sistemului informaţional care verifică datele despre sistemul condus. 3. Cele cinci subsisteme funcţionale care alcătuiesc partea hardware a unui calculator sunt: a. periferice, unitatea centrală, memoria internă, memoria externă, circuitele; b. perifericele de intrare, perifericele de ieşire, unitatea centrală, memoria internă, circuitele; c. perifericele de intrare, perifericele de ieşire, unitatea centrală, memoria, circuitele; d. partea hardware este alcătuită numai din patru subsisteme funcţionale. 4. În cazul PC – urilor, rolul unităţii centrale este deţinut de: a. unitatea de execuţie; b. unitatea de interfaţă a bus-ului; c. unitatea de disc; d. microprocesor; e. nici unul din elementele prezentate. 5. Unitatea de măsură a capacităţii de memorie este byte-ul (B) sau octetul, care este o succesiune de 8 biţi. Celelalte unităţi de măsură ale capacităţii de memorie sunt: a. puteri ale lui 10 (ex.:1 KB = 10 3 B; 1 MB = 10 6 B); b. puteri ale lui 8 (ex.: 1 KB = 8 10 B; 1 MB = 8 20 B); c. puteri ale lui 2 (ex.: 1 KB = 1024 B; 1MB = 1024 KB). 6. Care dintre afirmaţiile de mai jos sunt adevărate: a. RAM – memorie care poate fi numai scrisă; b. ROM – memorie cu acces aleator; c. RAM – memorie volatilă; d. ROM – memorie non-volatilă, nu poate fi scrisă de utilizator; e. atât RAM cât şi ROM sunt memorii volatile, care pot fi numai citite. 7. Câte tipuri de periferice există: 41


a. două tipuri: periferice de intrare şi periferice de ieşire; b. trei tipuri: periferice de intrare, periferice de ieşire şi periferice de stocare; c. trei tipuri: periferice de intrare, periferice de ieşire şi periferice de comunicaţii; d. patru tipuri: periferice de intrare, periferice de ieşire, periferice de stocare şi periferice de comunicaţii; e. nu există decât un singur tip de periferice.

42

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Capitolul 3. Bazele aritmetice ale calculatoarelor. Algoritmi

CAPITOLUL 3 BAZELE ARITMETICE ALE CALCULATOARELOR. ALGORITMI

Obiectivele acestui capitol:  Sisteme de numeraţie  Clasificarea sistemelor de numeraţie  Conversia numerelor dintr-o bază în alta  Ce este un algoritm  Schema logică  Pseudocod

3.1. Sisteme de numeraţie Aprecierea cantitativă a fenomenelor şi proceselor (inclusiv cele economice) se realizează prin operaţia de comparare care presupune existenţa prealabilă a unei cantităţi etalon pentru fiecare formă fizică concretă de materie sau fenomen. În urma acestei comparaţii rezultă o informaţie, căreia, pentru a fi înregistrată şi comunicată, i se asociază un simbol (sau un complex de simboluri) ce reprezintă un număr. Simbolurile (sau complexele de simboluri) sunt utilizate pentru a defini în mod unic fiecare număr. Cunoscută fiind infinitatea numerelor, conform cerinţei enunţate, este evident că pentru scrierea tuturor numerelor este necesară o infinitate de simboluri, ceea ce este un nonsens. Pentru eliminarea acestei dificultăţi se utilizează un număr finit de simboluri din a căror combinare se obţin formaţiuni unice. Pentru aceasta sunt necesare reguli precise de combinare a simbolurilor, a căror utilizare să înlăture orice ambiguitate. Simbolurile utilizate pentru caracterizarea diferitelor numere poartă numele de cifre, iar ansamblul regulilor de reprezentare a numerelor folosind cifrele constituie un sistem de numeraţie.

43


Un sistem de numeraţie este format dintr-o mulţime finită de simboluri numite cifre şi de reguli folosite pentru reprezentarea unui număr cu ajutorul acestora. În decursul istoriei, s-au impus două sisteme de numeraţie: sisteme nepoziţionale; sisteme poziţionale. Sistemul de numeraţie nepoziţional. Reprezentativ este sistemul roman, presupune compunerea numerelor prin repetarea cifrelor de un număr de ori începând cu cele mai mari. Valoarea numărului se obţine prin însumarea cifrelor prin care acesta este reprezentat. Sistemul roman foloseşte pentru reprezentarea numerelor cifrele: I, V, X, L, C, D, M unde fiecărei cifre i se asociază o valoare, respectiv: 1, 5, 10, 50, 100, 500, 1000 Sistemul roman se bazează pe următoarele reguli: 1. Un număr format dintr-o succesiune de una sau mai multe cifre identice va avea valoarea egală cu suma cifrelor componente. II = 1+1=2 XXX = 10+10+10=30 2. Un număr format dintr-o succesiune de două cifre, în care prima cifră are o valoare mai mică decât a doua, va avea valoarea egală cu diferenţa dintre valoarea cifrei a doua şi valoarea primei cifre. IV = V-I = 5-1=4 VL = L–V = 50-5=45 CM = M–C = 1000-100 = 900 3. Un număr format dintr-o succesiune de două cifre, în care prima cifră are o valoare mai mare decât cifra a doua, va avea valoarea egală cu suma valorilor cifrelor componente. VI = V+I = 5+1=6 CX = C+X = 100+10=110 ML = M+L = 1000+50 = 1050 Din aceste reguli rezultă că un număr nu poate fi reprezentat în mod unic (nu rezultă unicitatea reprezentării unui număr în sistemul roman). De exemplu, numărul 47 poate fi reprezentat sub mai multe forme: XLVII = (50-10) + 5+1+1 = 47 44


XXXXVII = 10+10+10+10+5+1+1 = 47 XLVXII = (50-10)+(10-5)+1+1 =47 Acest lucru, precum şi dificultatea reprezentării numerelor mari, reprezintă deficienţele esenţiale ale sistemului roman. Deficienţele sistemelor de numeraţie nepoziţionale sunt legate în principal de multitudinea formelor de reprezentare a unui număr şi de dificultatea comparării numerelor pe baza lungimii lor, determinată de numărul de cifre. Spre deosebire de sistemul roman, sistemul arab este un sistem poziţional. Într-un sistem poziţional aportul unei cifre la valoarea numărului ce o conţine depinde atât de valoarea ei, cât şi de poziţia pe care o ocupă în scrierea numărului. Numărul cifrelor folosite pentru reprezentarea unui număr într-un sistem poziţional se numeşte bază. Sistemul în care cifrele care intră în componenţa numerelor sunt aşezate în ordine, şi anume după puterile crescătoare sau descrescătoare ale bazei se numeşte sistem de numeraţie ponderat. Atunci când se scrie un număr, precum 227 sau – 63 într-un program, numărul se presupune a fi în sistemul de numeraţie zecimal. Cifrele utilizate în sistemul de numeraţie zecimal sunt: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, şi 9. Cifra cea mai mică este 0 şi cifra cea mai mare este 9. Dar calculatoarele utilizează sistemul de numeraţie binar, care are numai două cifre, respectiv 0 şi 1. Alte sisteme de numeraţie utilizate sunt sistemul de numeraţie octal şi sistemul de numeraţie hexazecimal, deoarece sunt convenabile pentru abrevierea numerelor binare. Dintre bazele cele mai cunoscute se enumeră: Baza 2 8 10 16

Sistemul de numeraţie / reprezentarea Sistem binar, reprezentare binară Sistem octal, reprezentare octală Sistem zecimal, reprezentare zecimală Sistem hexazecimal, reprezentare hexazecimală 45

Simbolurile utilizate (alfabetul) (0, 1) (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F)


În sistemele de calcul se utilizează cu preponderenţă sisteme de numeraţie poziţionale, datorită simplităţii de reprezentare şi de efectuare a calculelor aritmetice. Sistemele de mai sus sunt sisteme de numeraţie poziţionale şi ponderate. Se consideră reprezentarea unui număr real N în baza b. Valoarea absolută a cifrelor utilizate pentru reprezentarea numerelor în această bază nu poate depăşi valoarea absolută a expresiei b-1. Pentru reprezentarea mulţimilor vide se utilizează cifra 0. Astfel, un număr real N din sistemul de numeraţie poziţional b se poate reprezenta utilizând următoarea relaţie:

N  am1  b m1  ...  a1  b1  a0  b0  a1  b 1    an1  b n1  an  b  n

Ni 

m1

a b

i  n

i

i

Un număr este format din mai multe cifre, după cum rezultă din formula de mai sus, şi unde: b a m n am-1 a-n

reprezintă baza sistemului de numeraţie reprezintă cifrele utilizate de sistemul de numeraţie reprezintă numărul de cifre ale părţii întregi reprezintă numărul de cifre ale părţii fracţionare reprezintă cifra cea mai semnificativă (CCMS) reprezintă cifra cea mai puţin semnificativă (CCPMS)

În continuare sunt date câteva exemple de reprezentare a unor numere în diferite sisteme de numeraţie. Sistemul de numeraţie zecimal. Numărul 12345 se poate scrie astfel:

1234510  1 1051  2 1052  3 1053  4  1054  5 1055 1234510  1 104  2 103  3 102  4 10  5 Sistemul de numeraţie octal. Numărul 2771(8) va fi scris astfel:

27718  2  83  7  82  7  8  1 Sistemul de numeraţie hexazecimal. Numărul 83AB(16) se mai poate scrie:

83AB 16  8  163  3  163  10  16  11 46


Corespondenţa cifrelor între sistemul zecimal şi sistemul hexazecimal este următoarea: Sistem zecimal Sistem hexazecima l

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

A

B

C

D

E

F

Dintre sistemele de numeraţie enumerate cel mai utilizat în calculatoarele numerice este sistemul binar, deoarece se caracterizează printr-o aritmetică simplă şi reprezentarea fizică a informaţiei în calculator se face prin atribuirea uneia dintre stările dispozitivului cifrei 0, iar cealaltă cifrei 1.

3.2. Conversia numerelor dintr-o bază în alta Cum informaţiile numerice introduse şi extrase din sistemele de calcul sunt reprezentate într-un sistem de numeraţie, iar calculele sunt efectuate în alt sistem de numeraţie, se ridică problema conversiei acestora dintr-o bază în alta. În practică, cele mai utilizate metode de conversie sunt:  Metoda substituţiei.  Metoda împărţirii/înmulţirii bazei. Metoda substituţiei este o metodă mai dificil de utilizat, deoarece trebuie să se cunoască corespondenţa numărului dintr-o bază în alta. Astfel dacă se doreşte conversia unui număr din baza 10 în baza 2 trebuie să se cunoască corespondenţa următoare: Binar 0000 0001 0010 0011 0100 Zecimal 0 1 2 3 4 Binar 0101 0110 0111 1000 1001 1010 Zecimal 5 6 7 8 9 10 De exemplu, conversia numărului (25)10 în baza 2 se realizează astfel:

N  2510  (2)10  1010  510  1010 1

în care se vor corespunzătoare sistemului binar astfel: (2)10 = (0010)2

0

înlocui

(5)10 = (0101)2 (10)10 = (1010)2,

rezultă: 47

valorile


N  102  10102  1012  10102  10100  101  11001 1

0

(25)10  (11001) 2

Metoda împărţirii/înmulţirii bazei este metoda cea mai des utilizată în practică şi presupune utilizarea rezultatelor de calcul din baza iniţială. Astfel, dacă se doreşte conversia unui număr real Nr din baza b în baza  se va proceda astfel: a. Pentru partea întreagă se împarte numărul de convertit, şi câturile rezultate din împărţirea la noua bază, până când se obţine câtul 0, sau un cât mai mic decât baza în care se doreşte efectuarea conversiei. Resturile rezultate din împărţire se ordonează într-un şir invers efectuării operaţiei de împărţire, care constituie rezultatul conversiei. Rezumâmd se pot enumera următorii paşii: 1. Se împarte partea întreagă a numărului N la baza în care se doreşte conversia, , obţinându-se câtul C1 şi restul R0. 2. Câtul obţinut C1 se împarte în continuare prin baza  obţinându-se câtul C2 şi restul R1. 3. Se continuă această operaţie până în momentul în care se obţine câtul 0. 4. Resturile obţinute R0, R1 .Rn se ordonează în ordinea inversă obţinerii lor, rezultând partea întreagă a numărului de convertit în noua bază. Exemplu: 197810 = 36728 1978 : 8 =

247 247 : 8 =

30 30 : 8 =

rest rest 3 rest

2 7 6 3

b. Pentru partea fracţionară se înmulţeşte numărul de convertit şi partea fracţionară a produselor rezultate, cu noua bază până se obţine primul produs cu partea fracţionară 0 (sau până la un număr de cifre convenabile pentru partea fracţionară). Partea întreagă a produselor rezultate se ordonează într-un şir cronologic efectuării înmulţirilor, care reprezintă rezultatul conversiei. Rezumând se poate spune că paşii de urmat sunt: 1. Se înmulţeşte partea fracţionară a numărului N cu baza în care se doreşte conversia  obţinându-se un produs cu partea întreagă I1 şi partea fracţionară F1. 2. Se înmulţeşte partea fracţionară F1 cu baza  obţinându-se un produs cu partea întreagă I2 şi partea fracţionară F2.

48


3. Operaţia se continuă până când se obţine oparte fracţionară egală cu zero, sau până la un număr convenabil de zecimale. 4. Părţile întregi I0, I1...In se ordonează într-o ordine cronologică obţinerii lor, rezultând partea fracţionară a numărului de convertit în noua bază. Exemplu: 1978, 062510 = 3672,048 Partea întreagă a fost convertită mai sus, iar partea fracţionară se converteşte astfel: 0,0625 0.500 4.000

*8= *8=

0.500 4.000

deci (0,625)10 = (0,04)8 Având în vedere particularitatea sistemelor octal şi hexazecimal de a folosi ca bază o cifră care rezultă din ridicarea la puterea 3 sau 4 a cifrei 2 (baza sistemului binar), între cele 3 sisteme se stabilesc compatibilităţi directe.

3.2.1. Conversia octal-binar şi binar-octal Se porneşte de la regula conform căreia oricare cifră octală se poate reprezenta prin trei poziţii binare, astfel: 08 = 0002 48 = 1002

18 = 0012 58 = 1012

28 = 0102 68 = 1102

38 = 0112 78 = 1112

Rezultă că, fiind dat un număr octal, pentru determinarea numărului binar echivalent, se va reprezenta fiecare cifră octală prin cele 3 cifre binare echivalente. Exemplu: (745)8 = (111100101)2 sau, plecând de la un număr binar, pentru determinarea echivalentului octal se va împărţi acest număr în triade de la dreapta la stânga şi se va găsi corespondentul octal aferent fiecărei triade. Exemplu:

(1110011101)2 001 110 011 101 = (1635)8

1 6 3 5 Pentru completarea primei triade s-a adăugat două zerouri nesemnificative.

49


3.2.2. Conversia hexazecimal-binar şi binar-hexazecimal Are ca punct de plecare regula conform căreia orice cifră hexazecimală se poate reprezenta printr-o tetradă (patru poziţii binare) astfel: 016 = 00002 516 = 01012 A16 = 10102

116 = 00012 616 = 01102 B16 = 10112

216 = 00102 716 = 01112 C16 = 11002 F16 = 11112

316 = 00112 816 = 10002 D16 = 11012

416 = 01002 916 = 10012 E16 = 11102

Conform aceloraşi proceduri, prezentate în cadrul compatibilităţii octalbinar, se prezintă următoarele exemple: Exemplu: E7A916 = 11100111101010012 1100 0000 1100 10102 = C0CA16 C

0

C

A

3.2.3. Conversia binar-zecimal În conversia numerelor din sistemul zecimal în sistemul binar, o etapă intermediară la calculatoare este scrierea binar-zecimală a numerelor. Această scriere constă în înlocuirea fiecărei cifre zecimale cu un grup de patru cifre binare. Exemplu: 23410 = 0010 0011 01002 Această reprezentare binar-zecimală reprezentarea liniară, în care caz avem:

nu

trebuie

confundată

cu

23410 = 111010102

3.3. Reprezentarea informaţiei într-un sistem de calcul La baza construcţiei calculatoarelor stau elementele bistabile care pot fi echivalate din punct de vedere logic cu biţi de informaţie. Un bit poate lua una din valorile 0 sau 1, corespunzător celor două stări ale unui element bistabil. Cu ajutorul succesiunilor de caractere (biţi) trebuie reprezentată orice informaţie. Acest lucru se realizează prin intermediul codificării datelor cu ajutorul celor două caractere: 0 şi 1. Apariţia codurilor este legată de necesitatea asigurării unei comunicări cât mai simple şi mai rapide între om şi calculator, având în vedere că primului 50


îi este specifică gândirea şi operarea în sistem zecimal, iar celui de-al doilea prelucrarea datelor în sistemul binar sau derivatele acestuia. În acest sens, diferitele semne (cifre, litere, semne speciale) pot fi reprezentate prin combinaţii de 0 şi 1, în calculatoarele numerice sistemul de numeraţie utilizat fiind cel binar. Modalitatea de combinare a simbolurilor 0 şi 1 pentru reprezentarea semnelor poartă numele de codificare. Codificarea realizează schimbarea formei de prezentare a informaţiei dintro formă înţeleasă de utilizator într-o formă accesibilă sistemelor de prelucrare, stocare şi transmitere la distanţă a informaţiei. Operaţia inversă se numeşte decodificare. După natura semnelor pe care le pot reprezenta, codurile pot fi împărţite în: a. Coduri numerice – prin intermediul cărora se pot reprezenta în memoria calculatorului datele numerice. b. Coduri alfanumerice – prin intermediul cărora se pot reprezenta în memoria calculatorului datele alfanumerice.

3.3.1. Coduri numerice Acestea sunt coduri prin intermediul cărora pot fi reprezentate cele 10 semne ale sistemului zecimal, cu sau fără semnul algebric al acestora, utilizând în acest scop o tetradă binară. Aceste coduri au fost specifice primelor calculatoare concepute numai pentru prelucrarea datelor numerice, şi satisfac cerinţele prelucrării datelor în calculatoarele numerice de birou. Dintre cele mai utilizate coduri numerice, se enumeră: a. Codul zecimal – binar (BCD – Binary Coded Decimal) este un cod cu 4 biţi; construcţia lui reprezintă o aplicaţie a conversiei numerelor din baza 10 în baza 2, plecând de la faptul că cea mai mare cifră zecimală 9, se reprezintă prin patru cifre binare. 010 = 0000BCD 410 = 0100BCD 810 = 1000BCD

110 = 0001BCD 510 = 0101BCD 910 = 1001BCD

210 = 0010BCD 610 = 0110BCD

310 = 0011BCD 710 = 0111BCD

Exemplu: 194710 = 0001100101000111BCD b. Coduri numerice detectoare de erori prin metoda controlului de paritate sau imparitate. Aceste coduri au apărut pornind de la faptul constatat că, pe parcursul transmisiei datelor de la un punct sursă către un punct destinatar, informaţia poate fi alterată datorită unor cauze de natură tehnică. Cu ajutorul acestor coduri se pot detecta sau 51








corecta erorile care apar ca urmare a unei operaţii de transfer a informaţiei între două componente ale unui calculator sau a unei operaţii aritmetice sau logice. Depistarea unor astfel de erori se realizează prin compararea informaţiei recepţionate cu cea emisă pe baza identităţii de biţi cu valoarea 1. Această numărare de biţi poate fi făcută de la emisie, pentru fiecare caracter reprezentat, par sau impar (în funcţie de metoda aleasă: controlul de paritate sau de imparitate). Aceasta impune ca la emisie informaţia să fie citită de două ori: prima dată ca o citire propriu-zisă, iar a doua oară ca o citire de control, fază în care se adaugă o poziţie suplimentară (bit de verificare) care serveşte controlului de paritate sau imparitate. Rangul cifrelor de verificare se generează pe baza condiţiei ca suma modulo 2 a biţilor 1, inclusiv bitul de paritate, să fie zero atunci când se aplică controlul de paritate şi unu atunci când se aplică controlul de imparitate. Altfel spus, se va proceda în modul următor:  în cazul controlului de paritate, dacă numărul de biţi cu valoare 1 este impar, se adaugă pe poziţia suplimentară un bit cu valoarea 1; dacă numărul este par, nu se mai procedează la această adăugare;  în cazul controlului de imparitate, dacă numărul de biţi cu valoarea 1 este par, se adaugă pe poziţia suplimentară un bit cu valoarea 1; dacă numărul este impar nu se mai procedează la această adăugare. La recepţie se verifică numai dacă numărul de biţi 1 recepţionaţi este par (sau, respectiv impar). Prin metoda prezentată (utilizarea unui singur bit de verificare) pot fi detectate datele care conţin o singură eroare, dar nu poate fi detectată şi poziţia (locul) în care s-a produs şi, în consecinţă, nu este posibilă corectarea ei în momentul controlului.

3.3.2. Coduri alfanumerice Utilizarea acestor coduri este legată de necesitatea reprezentării în calculatoare a tuturor semnelor cu care se operează în limbajul obişnuit. Aceste coduri conţin un număr de biţi suficient pentru formarea atâtor combinaţii câte sunt necesare reprezentării tuturor caracterelor (cifre, litere, semne de punctuaţie, semne speciale). În funcţie de nivelul tehnic atins şi de numărul de semne cu care operează, calculatoarele au utilizat, şi utilizează, coduri alfanumerice de 5, 6, 7, 8 s.a.m.d. biţi. Dintre codurile cele mai utilizate se enumeră: 52


a. Codul ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – a fost creat în 1965 de Robert W. Bemer şi a fost conceput pentru a asigura compatibilităţi între variatele tipuri de echipamente de procesare a datelor. A devenit un cod comun pentru echipamentele microcalculatoarelor, cu ajutorul căruia se pot reprezenta 128 sau 256 de caractere. Astfel codul ASCII-7 utilizează pentru reprezentarea literelor, cifrelor, semnelor de punctuaţie, precum şi a altor caractere de control 7 biţi, permiţând reprezentarea a 128 de caractere. Codul ASCII-8 (cunoscut şi drept codul ASCII extins) utilizează pentru reprezentarea celor 256 de caractere 8 biţi, acesta fiind utilizat de către calculatoarele compatibile IBM-PC. În cadrul codului ASCII-8 caracterele se împart în două catergorii: afişabile şi neafişabile, acestea din urmă fiind utilizate, de regulă, pentru controlul transmisiei şi imprimării. b. Codul cu 8 biţi EBCDIC (Extended Binary Coded Data Interchange Code). Este un cod de comunicaţie a datelor în care 8 biţi de informaţie sunt folosiţi pentru a forma 256 de coduri de caractere unice. Acest cod are cea mai extinsă utilizare în prelucrarea automată a datelor corelându-se cu organizarea memoriilor. Cu ajutorul lui se pot reprezenta 256 semne. Din totalul acestor combinaţii se utilizează numai 106. Cunoscând faptul că 4 cifre binare reprezintă o cifră hexazecimală, rezultă că orice semn se poate reprezenta prin 8 cifre binare sau 2 cifre hexazecimale. Cele 10 cifre zecimale sunt reprezentate în primii 4 biţi invariabil prin 1111 (deci F), următorii 4 biţi arătând în succesiune cifra respectivă. Astfel: 010 = 11110000EBCDIC = FOEBCDIC 510 = 11110101 EBCDIC = F5EBCDIC 110 = 11110001 EBCDIC = F1EBCDIC 610 = 11110110 EBCDIC = F6EBCDIC 210 = 11110010 EBCDIC = F2EBCDIC 710 = 11110111 EBCDIC = F7EBCDIC 310 = 11110011 EBCDIC = F3EBCDIC 810 = 11111000 EBCDIC = F8EBCDIC 410 = 11110100 EBCDIC = F4EBCDIC 910 = 11111001 EBCDIC = F9EBCDIC c. Codul UNICODE. Sistemele de codare existente intră deseori în conflict între ele deoarece, două sisteme diferite pot utiliza acelaşi număr pentru două caractere diferite sau pot utiliza numere diferite pentru acelaşi caracter. Calculatoarele, în special serverele, sunt nevoite să suporte mai multe sisteme diferite de codare; de aceea, de fiecare dată când datele sunt transferate între platforme cu sisteme diferite de codare, apare riscul coruperii lor. Standardul care acoperă toate simbolurile alfanumerice utilizate în toate ţările lumii: litere, semne de punctuaţie, semne monetare specifice tuturor limbilor de pe glob este UNICODE, un cod alfanumeric pe 16 biţi (utilizează doi octeţi pentru fiecare caracter). Este capabil deci să manipuleze până la 65.536 combinaţii (faţă de 256 în ASCII pe 8 biţi, 28). UNICODE 53


permite ca o aplicaţie sau un site web unice să poată fi utilizate simultan şi fără modificări pe platforme şi în ţări diferite, folosind diverse limbi, permiţând totodată şi transferul datelor între sisteme diferite fără pericolul coruperii lor. Înlocuirea codului ASCII cu UNICODE are avantajul unificării sistemului de codificare a caracterelor folosite oriunde în lume. Însă avantajul utilizării codului UNICODE este diminuat de anumite deficienţe cum ar fi dimensiunea dublă a fişierelor codate cu UNICODE (după cum s-a arătat este un cod pe 16 biţi faţă de ASCII care utilizează 8 biţi), precum şi existenţa programelor care utilizează codul ASCII şi care trebuie adaptate pentru a recunoaşte codul UNICODE.

3.4. Algoritmi Algoritmii există de când există civilizaţia umană. Orice activitate se supune unui algoritm, mai concret spus trebuie respectate anumite reguli. Denumirea a venit destul de târziu; în anul 825 un matematician persan, Abu Ja’far ibn Musa al Khowarizmi, a scris o carte de exerciţii. Titlul cărţii, Kitab al-jabr wa’l-maqubala, a introdus în matematică denumirea de algebră, iar numele autorului cea de algoritm. Literar „al Khowarizmi” semnifică „din oraşul Khowarazm”. Astăzi acest oraş se numeşte Khiva şi se află în Uzbekistan. Semnificaţia algoritmului a devenit deosebit de importantă în informatică, unde el reprezintă ceea ce trebuie să facă un calculator pentru rezolvarea unei probleme. Prin algoritm se înţelege o mulţime finită de reguli de calcul folosite într-o anumită succesiune, cu ajutorul cărora se poate obţine soluţia unei probleme prin executarea unui număr finit de operaţii. O altă definiţie a algoritmului este: sistemul de reguli conform cărora o informaţie iniţială numită şi informaţie admisibilă, este transformată în informaţie finală trecând printr-un număr finit de transformări intermediare. Toate informaţiile admisibile ale unui algoritm formează domeniul algoritmului. Într-un algoritm trebuie ca la fiecare moment să fie executată o anumită acţiune. Această acţiune care se realizează se numeşte pas de algoritm: o secvenţă finită de operaţii (acţiuni) care se pot efectua într-o unitate stabilită de timp. Un pas trebuie să conţină cel puţin o acţiune. Algoritmul este considerat un mod de reprezentare a procesului de dezvoltare a programelor şi un suport după care se realizează programele. În activitatea de rezolvare a problemelor cu ajutorul calculatorului, 54


elaborarea algoritmilor reprezintă o etapă deloc uşoară, importantă, şi obligatorie. De calitatea algoritmului proiectat depinde, în mare măsură, calitatea programelor şi succesul execuţiei acestora. Astfel, fiecare propoziţie din descrierea algoritmului se introduce printr-o comandă ce trebuie executată de cineva (calculator, om etc.). Algoritmii se caracterizează prin:  Unicitatea presupune că transformările, precum şi ordinea în care se desfăşoară, începând de la informaţia iniţială, reprezentate de datele de intrare, până la informaţia finală, datele de ieşire, sunt determinate de regulile algoritmului.  Finitudinea se referă la faptul că un algoritm se încheie după un număr finit de paşi, furnizând rezultatul dorit, deci operaţiile trebuie astfel concepute încât algoritmul să se termine într-un număr finit de paşi, cunoscut sau necunoscut.  Corectitudinea reprezintă faptul că algoritmul oferă rezultatul dorit.  Claritatea: un algoritm trebuie să prevadă modul de soluţionare a tuturor situaţiilor care pot apărea în rezolvarea problemei respective, într-o manieră fără ambiguităţi sau neclarităţi, lucru impus de caracterul automat al calculatorului.  Generalitatea reprezintă proprietatea algoritmului de fi aplicat unei clase de probleme şi nu unei probleme particulare. Un algoritm nu trebuie conceput pentru o singură problemă particulară, ci pentru o clasă generală de probleme. Iterativitatea reprezintă procesul prin care rezultatul este obţinut ca urmare a execuţiei repetate a unui set de operaţii, de fiecare dată cu alte valori de intrare. Numărul de iteraţii poate fi cunoscut sau necunoscut, dar determinabil pe parcursul execuţiei programului. Indiferent de situaţie, numărul de iteraţii trebuie să fie totdeauna finit. Recursivitatea reprezintă procesul iterativ prin care valoare unei variabile se determină pe baza uneia sau mai multora dintre propriile ei valori anterioare. După cum valoarea curentă a variabilei depinde de una sau mai mult valori anterioare, procesul este unirecursiv, respectiv multirecursiv. Recursivitatea presupune definirea uneia sau mai multor formule de start – în funcţie de numărul de valori anterioare de care depinde valoarea curentă – şi a unei formule recursive (de recurenţă).

3.5. Reprezentarea algoritmilor Pentru reprezentarea unui algoritm este necesar un anumit limbaj. Pentru oameni, acesta poate fi, în principiu, orice limbaj natural. Totuşi, limbajele 55


naturale nu sunt suficient de riguroase pentru a fi folosite în acest scop, astfel că au fost introduse diferite limbaje artificiale destinate special pentru reprezentarea algoritmilor. Cele mai răspândite dintre acestea, în cazul când algoritmii respectivi sunt destinaţi oamenilor, sunt pseudocodul şi schema logică. Reprezentarea algoritmilor destinaţi calculatoarelor se face prin intermediul limbajelor de programare. Un limbaj pseudocod este un cadru de reprezentare a soluţiilor unei probleme formulate într-un anumit limbaj (matematic, natural etc.) permiţând transcrierea lor ulterioară într-un limbaj de programare real, folosind în acest scop un set strict limitat de construcţii sintactice bine definite, astfel încât să nu poată da naştere la interpretări diferite. Un limbaj pseudocod traduce problema de rezolvat într-o succesiune de acţiuni numite operaţii sau instrucţiuni. Schema logică este reprezentarea grafică a algoritmului, în care pentru fiecare tip de acţiune se folosesc anumite simboluri grafice specifice, iar pentru a indica ordinea executării acţiunilor se folosesc săgeţi. Avantajul schemei logice faţă de pseudocod este că, în cazul algoritmilor mici, permite o mai bună urmărire a fluxurilor de instrucţiuni. Acest avantaj se pierde însă atunci când numărul instrucţiunilor este mare.

3.5.1. Reprezentarea algoritmilor cu ajutorul pseudocodului Pseudocodul (se mai numeşte şi limbaj algoritmic sau convenţional) reprezintă un şir ordonat de propoziţii prin intermediul cărora este descrisă problema dată spre rezolvare. Propoziţiile pot fi standard sau nestandard, şi se utilizează cuvinte cheie cu înţeles prestabilit ce identifică operaţia care se execută. Propoziţiile standard (mnemonice) sunt scrise în limba engleză:  if...then...(dacă...atunci...)  if...then...else...(dacă...atunci...altfel...)  read (citeşte) – corespunde introducerii datelor  write (afişează) – corespunde afişării rezultatelor  START – marchează începutul pseudocodului  STOP – marchează sfârşitul pseudocodului  v:=0 sau v0 – iniţializări  v:=a+b sau va+b – calcule Propoziţiile nestandard pot fi aduse la propoziţii standard printr-o serie de transformări. 56


3.5.2. Descrierea algoritmilor cu ajutorul schemelor logice Schema logică reprezintă o transcriere grafică a etapelor unui algoritm. Fiecărui pas îi corespunde câte un simbol numit bloc, iar sensul de parcurgere a etapelor este indicat prin săgeţi. Blocurile utilizate într-o schemă logică sunt:  Bloc delimitator, numit şi bloc de început şi sfârşit de organigramă, se utilizează pentru a marca începutul şi sfârşitul unui algoritm.  Bloc de intrare/ieşire, numit şi bloc pentru introducerea datelor, respectiv pentru extragerea rezultatelor, utilizat pentru scrierea datelor de intrare/ieşire.  Bloc de calcul, numit şi bloc de atribuire, utilizat pentru scrierea expresiilor ce se calculează şi pentru atribuirea de valori variabilelor. Un astfel de bloc indică următoarea succesiune de operaţii: se calculează expresia din membrul drept şi apoi se atribuie variabilei din membrul stâng valoarea calculată.  Bloc de decizie (ramificare), utilizat pentru ramificări ale algoritmului. Condiţia scrisă în interiorul blocului determină ce ramură va fi executată.  Săgeată – indică ordinea în care se parcurge schema logică.  Conector de bloc – în interiorul său se va scrie un număr, legând două blocuri neconsecutive ale schemei logice.  Conector de pagină – în interiorul conectorului se va trece un număr sau o literă pentru a marca continuarea pe următoarea pagină a schemei logice.

1

În interiorul fiecărui bloc, cu excepţia lui START şi STOP, se indică operaţiile ce trebuie efectuate în etapa pe care o marchează. În blocul de calcul este scrisă expresia ce trebuie calculată şi variabila căreia i se atribuie această valoare, în acest scop utilizându-se simbolul “:=”, numit simbol de atribuire. Pe baza celor enumerate se poate da următoarea definiţie: se numeşte schemă logică un graf orientat în care:  există un singur bloc de START şi un singur bloc de STOP;  orice arc este etichetat cu una din următoarele informaţii:  START sau STOP; 57


 o citire sau o scriere;  o atribuire;  un predicat, în care caz extremitatea iniţială a arcului este extremitatea iniţială a unui bloc de ramificaţie;  orice arc face parte din cel puţin un drum care începe cu blocul START şi se termină cu blocul STOP. Orice algoritm poate fi descris printr-o schemă logică formată cu ajutorul a trei structuri elementare numite structuri de bază. Aceste structuri sunt: 1. Structuri secvenţiale sau lineare. 2. Structuri alternative. 3. Structuri repetitive sau cu ciclu. Reprezentările grafice ale celor trei tipuri de structuri sunt ilustrate în figura 3.1.

Fig. 3.1. – Reprezentările grafice ale structurilor de bază Structura secvenţială este reprezentată în figura 3.1.a. aceasta poate conţine mai multe blocuri A, B,....., sau numai unul. Sunt structurile cele mai simple, execuţia lor se face secvenţial, într-o singură trecere. Structura alternativă reprezentată în figura 3.1.b. este de tipul If-ThenElse (Dacă-Atunci-Altfel) şi se execută astfel:  Dacă (If): se evaluează expresia logică C  Atunci (Then): dacă valoarea lui C este adevarată se efectuează secvenţa A  Altfel (Else): dacă valoarea lui C este falsă, se execută secvenţa B. Se poate ca una din cele două acţiuni ale unei structuri alternative să lipsească, adică să fie acţiunea vidă, iar în acest caz se spune că este vorba de pseudostructuri alternative. Alte tipuri de structuri alternative:  Structura If-Then este o selecţie simplă (forma scurtă), caz în care există numai blocul de acţiuni A, lipsind blocul B.

58


 Structura Case-Of este o selecţie multiplă, şi este utilizată în situaţia în care valoarea selectorului poate lua mai mult decât două valori. Structura repetitivă reprezentată în figura 3.1.c. numită While-Do (Atâta timp cât – Execută) este o structură repetitivă condiţionată anterior şi se efectuează astfel: atâta timp cât (While) expresia logică C este îndeplinită se execută (Do) acţiunea A. Alte tipuri de structuri repetitive sunt:  Structura repetitivă condiţionată posterior, notată cu Do-Until (figura 3.2.a)  Structura repetitivă cu numărător, notată cu Do-For (figura 3.2.b)

Fig. 3.2. – Tipuri de structuri repetitive

3.6. Exemple de algoritmi În continuare sunt prezentaţi câţiva algoritmi reprezentaţi în pseudocod cât şi sub forma schemelor logice. Exemplul I. Să se realizeze schema logică şi să se scrie pseudocodul pentru rezolvarea ecuaţiei de gradul I. Schema generală a ecuaţiei de gradul I este: a*x+b=0. Datele de intrate ale problemei sunt valorile lui a şi b, trebuind să se determine valoarea lui x. START READ a,b IF (a<>0) THEN BEGIN X:=-b/a WRITE X END ENDIF 59

STOP


Exemplul II. Să se realizează schema logică şi să se scrie pseudocodul pentru calculul sumei primelor „n” numere naturale. Schema generală a acestei sume este: S=1+2+3+4+….+n, iar ca date de intrare avem doar valoarea lui n.

START READ n S:=0 FOR i=1 TO n DO S:=S+i ENDFOR WRITE S STOP

Exemplul III. Să se realizează schema logică şi să se scrie pseudocodul pentru calculul sumei a „n” numere naturale aleatoare. Schema generală a acestei sume este: S=a1+a2+a3+….+an, iar ca date de intrare avem valoarea lui n şi valorile ai cu i=1..n.

START READ n FOR i:=1 TO n DO READ ai ENDFOR S:=0

60

FOR i:=1 TO n DO S:=S+ ai ENDFOR WRITE S


Exemplul IV. Să se realizează schema logică şi să se scrie pseudocodul pentru calculul sumei a două matrici. START READ m,n FOR i=1 TO n DO FOR j=1 TO m DO READ ai,j , bi,j ENDFOR ENDFOR FOR i=1 TO n DO FOR j=1 TO m DO ci,j := ai,j + bi,j ENDFOR ENDFOR FOR i=1 TO n DO FOR j=1 TO m DO WRITE ci,j ENDFOR ENDFOR STOP

Schema generală a acestei sume este: C=A+B, adică ci,j = ai,j + bi,j cu i=1..n, şi j=1..m. Drept date de intrare avem valorile lui n (numărul de linii) şi m (numărul de coloane) cât şi valorile ai,j şi bi,j.


1. Prin sistem de numeraţie se înţelege: a. o mulţime infinită de simboluri şi de reguli folosite pentru reprezentarea oricărui număr cu ajutorul acestora; b. regulile folosite pentru reprezentarea unui număr cu ajutorul cifrelor; c. o mulţime finită de simboluri şi de reguli utilizate pentru reprezentarea unui număr cu ajutorul acestora. 61


2. Sistemele de numeraţie, impuse în decursul timpului, sunt: a. sisteme nepoziţionale (arab); b. sisteme poziţionale (roman); c. sisteme poziţionale (arab); d. sisteme nepoziţionale (roman); e. nici unul din sistemele prezentate. 3. Care din următoarele reprezentări în sistemul roman corespund numărului 1999: a. MCMCXIX; b. MCMXCIX; c. MIM; d. MDMCDLXXXXVIV; e. nici una. 4. Prin sistem poziţional se înţelege sistemul în care: a. valoarea numărului depinde numai de valoarea cifrelor pe care le conţine; b. valoarea unui număr este dată de valoarea cifrelor pe care le conţine neluându-se în considerare poziţia lor în cadrul numărului; c. aportul unei cifre la valoarea numărului care o conţine depinde atât de valoare cât şi de poziţia pe care o ocupă în scrierea numărului. 5. Care sunt sistemele de numeraţie utilizate în calculatoarele numerice: a. numai sistemul zecimal: b. sistemul octal şi cel binar; c. numai sistemul binar; d. sistemul zecimal şi cel binar; e. numai sistemul hexazecimal; f. sistemul binar şi sistemul hexazecimal. 6. Metodele de conversie utilizate în practică sunt: a. metoda împărţirii/înmulţirii bazei; b. metoda divizorului comun; c. metoda substituţiei; d. metoda transformării bazei. 7. Care este rezultatul conversiei numărului octal (476)8 în sistemul binar: a. (101011011)2 b. (100111011)2 c. (100111110)2 d. (100011111)2 8. Care este rezultatul conversiei numărului binar (100001101)2 în sistemul hexazecimal: 62


a. b. c. d.

(D01)16 (10D)16 (A02)16 (10E)16

9. Care este rezultatul conversiei numărului binar (11011011)2 în sistemul zecimal: a. (219)10 b. (291)10 c. (213)10 d. (129)10 10. Codurile pot fi împărţite (după natura semnelor pe care le pot reprezenta) în: a. coduri alfanumerice şi coduri binare; b. coduri numerice şi coduri extinse; c. coduri numerice şi coduri alfanumerice.

63

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Capitolul 4. Sisteme de operare

CAPITOLUL 4 SISTEME DE OPERARE Obiectivele acestui capitol:  Definiţie. Clasificarea sistemelor de operare  Structura unui sistem de operare  Funcţiile sistemului de operare  Lucru cu fişiere, foldere

4.1. Clasificarea sistemelor de operare În capitolul precedent s-a menţionat faptul că un sistem de calcul este compus din două părţi componente: hardware şi software. Software-ul este la rândul lui alcătuit din: sisteme de operare, programe utilitare şi programe utilizator. Componenta cea mai importantă a software-ului o reprezintă sistemul de operare. Sistemul de operare este un program principal, permanent stocat în memorie, lansat în execuţie la pornirea calculatorului care îndeplineşte funcţii de coordonare şi control asupra resurselor fizice ale calculatorului şi care intermediază dialogul om-calculator. Sistemul de operare asigură în principal următoarele funcţii:  gestiunea operaţiilor de intrare/ieşire;  gestiunea datelor aflate pe suporturi de memorie externe;  controlează încărcarea în memorie, lansarea în execuţie şi terminarea programelor utilizator. O proprietate importantă a unui sistem de operare este capacitatea sa de a se adapta rapid la modificările tehnologice, rămânând în acelaşi timp compatibil cu hardware-ul anterior. Sistemele de operare pot fi clasificate după mai multe criterii, dar acestea nu sunt rigide, aceste tipuri de sisteme putând coexista. Dintre criteriile mai importante care stau la baza clasificării sistemelor de operare se enumeră:

64


1. După configuraţiile hard pe care le deservesc există următoarele sisteme de operare: a. Sisteme de operare pentru mainframe-uri care se evidenţiază prin faptul că permit conectarea unui număr mare de periferice, sunt puternice, şi permit atât lucrul serial cât şi interactiv. b. Sisteme de operare pentru minicalculatoare permit partajarea resurselor pentru lucrul interactiv multiutilizator şi planificarea unităţii centrale pentru servirea tuturor utilizatorilor deoarece folosesc cu prioritate tehnicile time-sharing şi multiprogramarea. c. Sisteme de operare pentru microcalculatoare sunt uşor de exploatat, sunt ieftine şi sunt cele mai utilizate la ora actuală. Aceste sisteme de operare pot fi instalate atât pe calculatoare individuale cât şi pe calculatore care fac parte dintr-o reţea de calculatoare. 2. După gradul de partajare a resurselor: a. Sisteme de operare monoutilizator sunt cele care permit executarea la un moment dat, a unui singur program care rămâne activ în memoria calculatorului de la lansarea sa în execuţie şi până la terminarea acestuia. Sunt cele mai simple sisteme (exemplu: sistemul de operare MS-DOS). b. Sisteme de operare multiutilizator lucrează în multiprogramare folosind şi tehnici de gestiune şi protecţie a utilizatorilor, ceea ce face ca acestea să aibă în vedere partajarea memoriei, a perifericelor şi a altor tipuri de resurse, între utilizatorii conectaţi (exemplu: sistemul de operare Windows). 3. După tipurile de interacţiuni permise: a. Sistemele de operare seriale sunt cele în care utilizatorul nu poate interveni în execuţia programelor după ce acesta a fost preluat de sistemul de calcul. Tehnica utilizată de aceste sisteme de operare se numeşte tehnica batch-processing, care permite execuţia programelor pe loturi care sunt în prealabil pregătite. Exploatarea sistemului era realizată indirect prin intermediul unei componente a sistemului de operare numită monitor sau supervizor, şi care avea rolul de a asigura planificarea lucrărilor (numite job-uri) fără intervenţia utilizatorului. Ele pot fi atât sisteme de operare monoutilizator cât şi multiutilizator. b. Sistemele de operare interactive sunt acele sisteme în care utilizatorul poate interveni pe parcursul execuţiei programului. c. Sisteme de operare în timp real permit deservirea, în timp prestabilit, a fiecărei operaţii cerute de utilizator. Aceste sisteme de operare oferă un timp de răspuns rapid acelor utilizatori ale căror programe sunt executate complet într-o singură cuantă de timp. 65


4. După organizarea internă a programelor ce compun sistemul de operare: a. Sistemele de operare monolitice conţin o colecţie de proceduri, fiecare putând fi apelată de o cerere utilizator. b. Sistemele de operare cu nucleu de interfaţă hard specific acestor sisteme este existenţa unei colecţii de rutine numită nucleu. Rolul acestui nucleu este de a coordona, toate cererile de prelucrare ale utilizatorilor, componentele nucleului executându-se în mod concurent. c. Sisteme de operare cu maşini virtuale sunt cele care deservesc mai multe procese. În acest caz, pe acelaşi calculator pot coexista simultan mai multe sisteme de operare.

4.2. Structura generală a unui sistem de operare Majoritatea sistemelor de calcul, pentru a răspunde rolului de interfaţă între utilizator şi partea hardware a sistemului de calcul, sunt alcătuite din: 1. Nucleul sistemului de operare este cel care asigură gestionarea resurselor sistemului în timpul exploatării. El este format din următoarele componente:  Monitorul este componenta de bază, fiind rezident în memoria internă.  Programele de comandă şi control sunt folosite pentru creşterea eficienţei exploatării resurselor sistemelor de operare asigurând automatizarea acestora şi micşorarea timpului de răspuns. Aceste programe sunt utilizate pentru efectuarea unor lucrări complexe care ulterior să poată fi exploatate prin comenzi simple.  Programele pentru operaţiunile cu echipamente periferice şi sisteme de teleprelucrare asigură efectuarea operaţiilor de intrare/ieşire, protecţia fişierelor şi a programelor, protecţia întreruperilor, tratarea întreruperilor.  Programele de serviciu sunt acele programe care permit utilizatorului să folosească resursele fizice şi logice ale sistemului pentru efectuarea aplicaţiilor. Dintre cele mai cunoscute programe din această categorie enumerăm: bibliotecarul, editorul de legături, generatorul sistemului de operare, programe de serviciu speciale. 2. Programe translatoare (traducătoare) au rolul de a transforma instrucţiunile programelor sursă în coduri executabile de calculator. Din această categorie fac parte:  Asambloarele – care au rolul de a traduce programele sursă scrise în limbaje de asamblare, în programe obiect executabile, fiind specifice unui anumit sistem de calcul. 66




Macroasambloarele – care permit utilizatorului să folosească în activitatea de programare a macroinstrucţiunilor pentru generarea, în programele sursă, a unor secvenţe de instrucţiuni elementare.  Compilatoarele – sunt specifice sistemelor care utilizează limbaje de programare de nivel înalt, asigurând traducerea programelor sursă, în programe obiect. Se cunosc două tipuri de compilatoare, dacă ar fi să realizăm o clasificare, după modul în care se prezintă rezultatul compilării:  compilatoare care generează programe obiect executabile şi care în urma compilării sunt încărcate în memoria internă şi executate.  compilatoare care generează programe obiect care nu pot fi executate imediat deoarece sunt incomplete, urmând să fie completate într-o etapa ulterioară.  Interpretere/interpretoare sunt cele care analizează şi execută pas cu pas instrucţiunile programului sursă. Ele sunt utilizate pentru lucrul în regim convenţional având un timp ridicat de execuţie. 3. Programe utilitare au o serie de funcţii care se pot clasifica în:  utilitare pentru dezvoltare de programe care asigură editarea şi punerea la punct a programelor de aplicaţii.  utilitare pentru manevrarea fişierelor care asigură întreţinerea fişierelor de date prin sortarea, interclasarea, conversia şi manevrarea articolelor.  utilitare pentru prelucrarea textelor care permit editarea textelor, crearea şi actualizarea de programe, de fişiere de date, de fişiere de comenzi şi de orice alte texte.  utilitare pentru alte operaţii şi aplicaţii care sunt specifice domeniilor particulare de aplicaţii (economie, medicină, cercetare ştiinţifică etc.). 4. Sisteme pentru lucru cu colecţii de date sunt cele care diferă de la un sistem la altul atât conceptual cât şi prin comenzi de apelare, fiind orientate pe calculator. Aceste sisteme au rolul de a crea şi exploata bazele de date. Cele mai cunoscute sunt:  FoxPro , dBase, Paradox pentru microcalculatoare.  Oracle, Argus, Socrate, Leda pentru minicalculatoare.  Socrate, IMS pentru calculatoare cu capacitate medie / mare. 5. Alte programe, nu sunt componente propriu-zise ale sistemului de operare dar sunt exploatate sub controlul acestuia.

67


4.3. Organizarea datelor pe disc Informaţiile sunt organizate pe disc sub formă de fişiere, şi directoare (MSDOS) sau foldere (Windows). Prin fişier se înţelege o colecţie de informaţii grupate sub acelaşi nume, şi care au aceleaşi proprietăţi. Astfel un fişier poate fi un program executabil, un text, o imagine, un grup de comenzi etc. Din punct de vedere fizic un fişier nu este obligatoriu să ocupe un spaţiu contiguu. Pentru ca gestiunea spaţiului pe disc să se realizeze în mod corect, pe fiecare disc există o tabelă FAT (File Allocation Table), care conţine informaţii despre spaţiul liber şi cel ocupat şi care este actualizată la fiecare operaţie de ştergere sau de creare de fişiere pe disc. Un fişier este identificat prin numele său, urmat eventual de un punct (.) şi de extensia fişierului. Deci, atunci când se doreşte să se efectueze referirea la un anumit fişier va trebui să se furnizeze următoarele informaţii: <.extensie> Exemplu: PERSONAL Nume fişier

• Punct separator

DAT Extensia fişierului

Atât numele cât şi extensia fişierului trebuie să respecte nişte reguli, care sunt diferite pentru sistemul de operare MS-DOS şi Windows. Caracteristici Nume fişier Extensie fişier Tipul caracterelor ce pot fi utilizate pentru nume şi extensie

MS-DOS 1-8 caractere 1-3 caractere Litere, cifre, şi caracterul special underscore (_).

Reguli

Un nume de fişier nu poate să înceapă cu o cifră şi nu poate conţine spaţiu.

WINDOWS 1-255 caractere 1-3 caractere În general se pot utiliza toate tipurile de caractere, dar este indicat, pentru compatibilitate a se folosi caracterele de la MSDOS.

O facilitate oferită de sistemul de operare în manipularea numelui fişierelor o constituie caracterele de substituţie * şi ? (caractere pentru nume de fişier global), care permit specificarea mai multor fişiere într-o singură comandă.

68


Caracterul „?" într-un nume sau extensie de fişier indică faptul că orice caracter poate ocupa acea poziţie. De exemplu, se presupune că există fişiere următoarele: ABCDE . DOC AB3DE . DOC AB1DE . DOC ABCDF . DOC Comanda DIR AB?DE.DOC listează toate intrările în directorul (folder-ul) curent de pe unitatea de disc implicită care au numele de fişier compus din cinci caractere, începând cu AB, următorul caracter putând fi orice alt caracter, urmat de DE şi având extensia .DOC. Efect: ABCDE . DOC AB1DE . DOC AB3DE . DOC Caracterul „  ”. Prezenţa caracterului  într-un nume sau extensie de fişier indică faptul că orice caracter poate ocupa acea poziţie şi tot restul poziţiilor în numele sau extensia de fişier. De exemplu, comanda DIR AB  .DOC listează toate intrările din directorul (folder-ul) curent de pe unitatea de disc implicită care încep cu AB şi au extensia .XYZ. Se presupune că într-un director (folder) există fişierele: EGA.SYS EGEXEM.PAS EGA.COM EGIV.EXE EGA.EXE ELEV.DOC Comanda DIR EGA.* va determina afişarea tuturor fişierelor cu numele EGA, indiferent de extensie, adică: EGA.SYS, EGA.COM, EGA.EXE. Pentru a putea fi mai uşor de găsit mai multe fişiere de acelaşi tip, sau care aparţin unui anumit program, acestea sunt grupate în directoare, respectiv foldere. Deci putem considera directorul (folder-ul) ca pe un fişier special, care conţine la rândul său mai multe fişiere grupate, sau nu, în funcţie de anumite criterii. La fel ca numele unui fişier, şi numele unui director (folder) trebuie să respecte nişte reguli, care sunt aceleaşi ca la numele de fişier. Fiecare director poate conţine la rândul său atât subdirectoare, cât şi fişiere. Primul director se numeşte director rădăcină sau root. Se poate spune că organizarea informaţiilor în directoare este arborescentă, deoarece fiecare director are la origine un alt director, sau directorul rădăcină. Când se doreşte crearea sau căutarea unui fişier, sistemul trebuie să cunoască trei lucruri: unitatea de disc, numele fişierului şi numele directorului care conţine fişierul. Dacă fişierul se găseşte în directorul 69


curent, nu este nevoie să se specifice directorul, deoarece sistemul va căuta în mod automat în acest director. Dacă fişierul nu se găseşte în directorul (folder-ul) curent, trebuie introdusă „calea" de nume de directoare (foldere) care duc la directorul (folder-ul) dorit. Această cale constă dintr-o serie de nume de directoare separate prin caracterul backslash (\). Dacă se introduce şi un nume de fişier, acesta trebuie să fie separat de numele directorului prin backslash. Deci, specificatorul unui fişier are următorul format: [unitate:][cale]nume[. extensie] unde: unitate, reprezintă unitatea de disc, specificată printr-o literă (A, B, C, etc.). Dacă este omisă sistemul presupune unitatea implicită; cale, reprezintă calea către directorul în care se află fişierul specificat. nume şi extensie, se referă la numele, respectiv extensia fişierului. Fişierele se pot împărţi în două categorii: executabile şi neexecutabile. Fişierele executabile determină executarea unor activităţi de către sistemul de operare, extensia lor poate fi .EXE sau .COM, iar cele cu extensie .BAT sunt constituite din fişiere de comenzi proprii sistemului de operare. Fişierele neexecutabile: fişiere text; fişierele cu extensia .SYS sau .DRV, cunoscute sub numele de driver-e şi care conţin instrucţiuni despre modul în care sistemul de operare trebuie să controleze diferite componente hardware; surse de programare scrise în diferite limbaje (.PAS, .PRG etc.) etc.

4.4. Sisteme de operare Primul sistem de operare pentru microcalculatoare a fost CP/M (Control Program for Microcomputers). El a fost creat de firma Digital Research Corporation pentru calculatoarele pe 8 biţi. Odată cu perfecţionarea componentei hardware s-a impus şi necesitatea dezvoltării unui software adecvat. În 1981, a apărut prima versiune a sistemului de operare DOS (Disk Operating System), un sistem de operare pe 16 biţi. Evoluţia acestui sistem de operare a fost determinată, în mare măsură, de dezvoltarea rapidă a componentelor hardware, astfel că în decursul unui deceniu, din 1981 până în 1991, au apărut 6 versiuni principale ale acestui sistem de operare, prima a avut la bază versiunea 2.2 a sistemului de operare CP/M. 1980 - 1986 – DOS (CP/M) 1981 - DOS 1.0 1983 - DOS 2.0

1984 - DOS 3.0 1987 – DOS 4.0 1991 – DOS 5.0

70

1993

- DOS 6.0 - DOS 6.2 1995 – DOS 7.0


În prezent există patru sisteme de operare DOS, dezvoltate în paralel de patru firme diferite:  MS-DOS, realizat de Microsoft  DR-DOS, realizat de Digital Research  PC-DOS, realizat de IBM şi Novell  PTS-DOS, realizat Phytechsoft Există desigur şi alte sisteme de operare: UNIX, XENIX, LINUX, SOLARIS, WINDOWS, NOVELL etc. Pentru a putea utiliza un anumit sistem de operare, acesta trebuie să fie mai întâi instalat pe calculatorul respectiv. Scopul instalării unui sistem de operare, constă în configurarea acestuia, adică în selectarea acelor componente care să-l facă executabil pe hardware-ul existent. Sistemul de operare era livrat de obicei pe una sau mai multe dischete, care conţin atât părţile invariabile, cât şi variante pentru diferitele configurări hardware (tipuri de monitoare, calculatoare, imprimante, plăci de sunet ş.a.) Atunci când se porneşte calculatorul, se execută o serie de operaţii de verificare a funcţionării componentelor hardware obligatorii: memorie, monitor, tastatură, precum şi a celorlalte dispozitive conectate, după care urmează citirea informaţiilor necesare funcţionării sistemului de operare. Sistemul încearcă să citească aceste informaţii de pe discheta aflată în unitatea de floppy disk (de obicei A:), iar dacă aceasta nu există, de pe hard-disk sau de pe unitatea de CD. Acest proces poartă numele de iniţializare, iar terminarea lui este marcată de apariţia pe ecranul monitorului a unui şir de caractere, numit prompter, în cazul sistemului de operare MS-DOS (şir stabilit de utilizator şi a cărui valoare implicită conţine litera corespunzătoare dispozitivului de pe care s-a făcut iniţializarea precum şi semnul ">", urmat de apariţia unei liniuţe luminoase), sau în cazul sistemelor de operare Windows a interfeţei grafice corespunzătoare. Odată terminată această operaţie de iniţializare, sistemul de calcul poate fi utilizat pentru prelucrarea datelor. Există două tipuri de porniri ale unui sistem de calcul: pornirea la rece este cea care are loc în momentul conectării sistemului la reţeaua electrică, şi pornirea la cald, care are loc atunci când sunt acţionate concomitent tastele CTRL+ALT+DEL. Diferenţa principală dintre cele două tipuri de porniri ale sistemului de calcul este aceea că în cazul pornirii la cald nu se mai fac testele elementelor hardware şi nici ale memoriei.

71


MS-DOS, nu este un sistem de operare „prietenos” („user-friendly”). Comenzile sunt relativ dificil de memorat şi folosit. Datorită acestor inconveniente, mai ales pentru nespecialiştii în informatică, a apărut necesitatea unor medii de operare (operating environments), al căror mod de lucru şi a căror prezentare să facă uşoară executarea diverselor acţiuni descrise anterior. Cele mai populare medii de operare pe microcalculatoare sunt:  Windows, realizat de firma Microsoft, disponibil pentru toate calculatoarele compatibile IBM şi foarte asemănător cu Presentation Manager (PM), folosit de gama de microcalculatoare PS/2.  Mediul de dezvoltare Apple Macintosh şi aproape identicul GEM (Graphics Environment Manager), produs de Digital Research.  Geo Works Ensemble realizat de firma Geo Works. Deoarece în momentul de faţă mediul Windows este cel mai utilizat se va prezenta în continuare elementele de bază ale acestui mediu de operare. Multitasking-ul reprezintă o modalitate de lucru oferită de un sistem de operare, prin care un calculator poate executa mai multe task-uri în acelaşi timp. Un task este o aplicaţie sau program care este executat la un moment dat. În vederea implementării facilităţii de multitasking, un task este divizat în mai multe fire de execuţie (numite threads) şi firele mai multor task-uri aparent pot fi executate simultan. Există două tipuri de multitasking:  Multitasking-ul nepreemtiv – numit şi multitasking necontrolat, reprezintă o formă a multitasking-ului în care fiecare task poate ceda în mod voluntar controlul calculatorului astfel încât să poată fi executate şi alte taskuri. Deci, nici un alt task nu poate fi executat până când task-ul curent nu cedează controlul asupra procesorului.  Multitasking-ul preemtiv – numit şi multitasking controlat, reprezintă o formă a multitasking-ului în care însuşi sistemul de operare decide când să suspende un task pentru a permite altuia să fie executat, prin preluarea controlului asupra procesorului, fără cooperarea taskului executat în acel moment. Astfel sistemul de operare alocă mici intervale de timp de unitate centrală şi întrerupe fiecare program la expirarea cuantei de timp alocate. În acest caz firele de execuţie sunt asociate cu o listă de priorităţi şi au acces la resursele echipamentului de calcul în funcţie de prioritatea pe care o deţin. Sistemul de operare Windows foloseşte o interfaţă grafică cu utilizatorul, GUI (Grafical User Interface). Interfaţa grafică utilizată de Windows este specifică atât acestuia cât şi tuturor aplicaţiilor ce sunt realizate pentru a se 72


executa în acest mediu de operare. Interfaţa grafică cu utilizatorul reprezintă modul în care utilizatorul interacţionează cu programul care îl foloseşte: modul de afişare a informaţiilor pe ecran, modul de introducere a datelor şi de apelare a funcţiilor program etc. Interfaţa normală între utilizator şi calculator este alcătuită pentru un calculator personal dintr-o tastatură şi ecran, ea constituind o interfaţă de tip text. Interfeţele de tip GUI permit utilizatorilor să înveţe foarte repede elementele sistemului. Nivelul de îndemnare în realizarea unei operaţii constituie principala deosebire între GUI şi interfeţele de tip text. O altă deosebire între aceste interfeţe este modul de acces. În sistemele care utilizează o interfaţă grafică de tip text, aplicaţiile sunt accesate prin tastatură, şi apoi utilizând tastele de direcţie se permite deplasarea în direcţia dorită. Într-un sistem bazat pe GUI utilizatorul foloseşte un mouse sau un alt dispozitiv de tip pointer. DDE (Dynamic Data Exchange) – permite utilizarea unui schimb dinamic de date care realizează un transfer al datelor dintr-o aplicaţie Windows în alta. OLE (Object Linking and Embedding) care permite inserarea unui obiect creat printr-un anumit program în interiorul altui obiect creat printr-un program diferit; legătura între cele două obiecte fiind gestionată de sistemul de operare. OLE, care este o variantă a conceptului de DDE, permite deci ca datele modificate într-o aplicaţie sursă să fie automat actualizate în cealaltă aplicaţie. Un obiect reprezintă un set de date cu un anumit format. Aplicaţia prin intermediul căreia a fost creat fişierul unde s-a inserat un obiect se numeşte client. Dar obiectul respectiv are de regulă un alt format decât cel al fişierului în care a fost inserat şi nu poate fi manipulat decât de o aplicaţie specifică; aplicaţia apelată de client în vederea manipulării obiectului inserat se numeşte server. Astfel, utilizatorul poate introduce o imagine grafică (o diagramă) care a fost creată sub un program specializat – de exemplu Paint, într-un document editat sub un procesor de text – de exemplu Word. În acest caz clientul este aplicaţia Word, iar server-ul este aplicaţia Paint.

4.5. Elementele interfeţei Windows Interfaţa grafică cu utilizatorul se bazează în bună parte pe intuiţie, majoritatea comenzilor sau a programelor ce se pot lansa în execuţie fiind reprezentate prin pictograme (icons) – mici desene sugestive pe care, poziţionând cursorul mouse-ului sau al altui dispozitiv de pointare şi apăsând rapid de două ori consecutiv (dublu clic), este determinată execuţia comenzilor respective.

73


În afara pictogramelor, interfaţa Windows dispune şi de alte forme grafice: butoane, casete de dialog, bare de navigare. Butoanele conţin fie variante de opţiuni ce pot fi date la un moment dat (Ok, Cancel, Switch To etc), fie unele semne grafice, acţionarea lor fiind determinată de un singur clic. Barele de navigare se află pe laturile unei ferestre şi permit defilarea conţinutului fişierului afişat în fereastră în direcţia în care este deplasată bara respectivă (sus-jos, dreapta-stânga). Numele sistemului (Windows) este sugestiv, el indicând una dintre principalele sale caracteristici – lucrul cu ferestre. O fereastră este o porţiune din ecran de formă dreptunghiulară care poate conţine o anumită aplicaţie în lucru, un fişier, o serie de opţiuni din care utilizatorul poate să le selecteze pe cele care corespund nevoilor lui etc. Orice fereastră Windows, indiferent de conţinutul ei, are o structură standard bine definită:  butonul meniului de control, care se află în partea stângă sus a ferestrei, pe bara de titlu;  bara (linia) de titlu, care conţine, de obicei, numele ferestrei şi care, în aplicaţii, indică numele fişierului folosit. În cazul ferestrelor inactive linia de titlu este albă, în timp ce linia de titlu a ferestrelor active este colorată sau mai intensă;  butonul de minimizare, care se află în partea dreaptă sus a ferestrei (şi anume cel din stânga) a barei de titlu. Acţionarea acestuia determină punerea în aşteptare a ferestrei respective, în timp ce utilizatorul poate lucra în altă fereastră;  butonul de maximizare/minimizare, care se află în partea dreaptă sus (la mijloc) a barei de titlu; dacă fereastra este la dimensiunea ei maximă acţionarea acestui buton va determina aducerea ei la dimensiunea minimă şi invers;  butonul de închidere, care se află în dreapta sus (are un X) a barei de titlu;  bara de meniuri se află sub bara de titlu şi conţine meniurile care pot fi folosite în aplicaţiile utilizatorului;  barele de defilare, care ajută utilizatorul să se deplaseze în interiorul ferestrei. Dimensiunile unei ferestre pot fi modificate după dorinţă prin aşezarea cursorului mouse-ului pe mijlocul uneia din laturi şi apoi mutarea acestuia, ţinând tot timpul butonul mouse-ului apăsat (drag = tragere).

74


Zona mărginită de bara de meniuri şi de marginile stângă, dreaptă şi inferioară se numeşte zona de lucru. Alte noţiuni comune mediilor Windows sunt:  Meniuri – un meniu este o listă de comenzi disponibile într-o fereastră de aplicaţie. Numele meniurilor apare în bara de meniuri.  Fereastră de dialog – este o fereastră care apare temporar în vederea solicitării sau oferirii unor informaţii. Multe dialoguri au opţiuni care trebuie selectate înainte ca Windows să execute o comandă.  Clipboard – este o zonă de memorie folosită pentru stocarea temporară a informaţiilor ce urmează a fi transferate. Se poate copia informaţii în Clipboard şi apoi acestea pot fi transferate (inserate) în alte documente sau aplicaţii. Clipboard - ul acţionează invizibil. Ferestrele Windows se împart şi ele în mai multe categorii:  ferestre de aplicaţii, care conţin aplicaţia lansată în execuţie;  ferestrele de dialog, sunt destinate dialogului dintre utilizator şi un anumit program, în scopul confirmării sau renunţării la acţiunea corespunzătoare aplicaţiei.

Meniul de control

Bara de titlu

Buton de minimizare

Buton de minimizare / maximizare

Buton de închidere

Bara de meniu Bara de instrumente

Pictograma de acesare a hard discului C:

Fig. 4.1. – Fereastra My Computer 75


4.5.1. Ferestrele de dialog Într-o fereastră de dialog pot apare mai multe tipuri de elemente: 1. butoane de comandă (command buttons); 2. zone de text (text boxes); 3. zone de liste (list boxes); 4. casete cu liste derulante (drop-down list boxes); 5. casete de verificare (check boxes); 6. casete de opţiuni (option boxes). 1. Butoane de comandă Se numesc butoane de comandă deoarece selectarea unui buton de acest tip, care se regăsesc într-o fereastră, determină execuţia imediată a unei acţiuni. Aceste butoane au nume cât mai sugestive, cum ar fi: Cancel, Remove, Add, Help etc. De obicei aceste butoane sunt aranjate în partea de jos sau în partea dreaptă a unei ferestre de dialog.

Zonă de text Buton de comandă

Fig. 4.2. – Fereastra de dialog RUN a mediului Windows

Butoanele al căror text este urmat de (…), prin selectare afişează o altă fereastră de dialog (în figura 4.2., butonul Browse...).

76


Butoanele care la un anumit moment nu pot fi selectate vor avea textul scris cu culoarea gri. Butonul de comandă marcat ca buton curent este înconjurat de o bordură neagră (în figura 4.2., butonul OK). Selectarea unui buton se face prin clic pe butonul stânga al mouse-ului sau prin apăsarea tastei , după ce s-a marcat butonul dorit ca buton curent. În cazul în care o literă din textul butonului este subliniată, selecţia butonului se poate face mai rapid apăsând combinaţia de taste Alt + litera subliniată (în figura 4.2., butonul Browse poate fi acţionat şi cu ajutorul tastelor ALT+B). Aceste combinaţii de taste se mai numesc şi shortcut-uri, fiind o cale mai rapidă pentru execuţia unor comenzi. 2. Zone de text Zonele de text sunt porţiuni ale ferestrelor de dialog în care utilizatorul poate introduce comanda pe care doreşte să o execute. De exemplu, fereastra de dialog RUN are o zonă de text în care utilizatorul va introduce numele programului (eventual şi calea până la el) care se va executa. Dacă zona de text este vidă, se va afişa un cursor la începutul zonei. Dacă în zona de text există deja un text, acesta este selectat, el putând fi înlocuit cu un text dorit de utilizator. Acest text poate fi introdus de la tastatură sau selectat cu mouse-ul. 3. Zone de liste O zonă de liste cuprinde o listă de opţiuni. În cazul în care această listă este prea lungă, pentru a putea fi afişată în întregime în zona de liste se vor afişa bare de defilare care permit defilarea în interiorul listei. De exemplu, pagina Background a ferestrei Display Properties, prezintă o listă cu numele fişierelor de tip .BMP/.JPEG care pot fi utilizate ca background pentru ecran. Selectarea unui element din această zonă de liste se face executând clic pe butonul stâng al mouse-ului pe elementul respectiv sau prin apăsarea tastei Enter având cursorul de selecţie pe elementul dorit (în figura 4.3. este vorba de fişierul paradise.jpeg).

77

Fişierul selectat drept background


Fig. 4.3. – Zona Wallpaper a paginii Background, a ferestrei de dialog Display Properties Uneori se pot selecta mai multe elemente consecutive: se selectează primul element, se ţine apăsată tasta Shift iar apoi se glisează cursorul mouse-ului până la ultimul element de selectat. 4. Casetă cu listă derulantă O casetă cu listă derulantă arată la început ca un dreptunghi care are în interior o opţiune selectată, iar în dreapta un buton care conţine o săgeată cu vârful în jos. Selectarea acestui buton-săgeată va determina apariţia unei liste de opţiuni. De exemplu, lista derulantă din pagina Screen Saver a ferestrei de dialog Display Properties, înainte de acţionarea butonului de derulare va arăta ca în figura următoare:

Butonul de derulare

Fig. 4.4. – Opţiunea Screen Saver înainte de selectarea butonului

78

După selectarea butonului va apare această listă derulantă din care utilizatorul poate să aleagă o opţiune


Fig. 4.5. – Opţiunea Screen Saver după acţionarea butonului 5. Casete de opţiuni Casetele de opţiuni conţin grupate la un loc mai multe butoane care se exclud reciproc, deci la un moment dat numai unul din aceste butoane poate fi selectat. În general aceste butoane se mai numesc butoane radio şi au forma unui cerculeţ; ele însoţesc de obicei un text (sunt poziţionate la stânga acestuia) care arată acţiunea căruia îi este ataşat butonul şi atunci când sunt selectate au un punct înscris în cerc. Butoanele sub formă de dreptunghiuri nu se exclud reciproc, deci la un moment dat putem avea selectate mai multe butoane de acest fel. De exemplu, pagina View a fereastrei Folder Option prezintă o zonă de liste care cuprinde mai multe butoane radio, din care la un moment dat nu se poate selecta decât unul din acestea.

Butoanele care nu se exclud reciproc

Butoane care se exclud reciproc

Butoanele care sau fost selectate

Fig. 4.6. – Fereastra Passwords Properties 6. Casete de verificare Casetele de verificare conţin la rândul lor mai multe dreptunghiuri care apar în stânga opţiunilor cărora le corespund. Marcarea casetei înseamnă că 79


această opţiune este selectată. Aceste opţiuni nu se exclud, la un moment dat putând fi selectate oricâte. Opţiunile care nu pot fi selectate au caseta umplută cu gri.

4.5.2. Alte concepte WINDOWS Începând cu Windows 95 se permite realizarea unor acţiuni care nu erau posibile sub Windows 3.11 sau Windows 3.1.; de asemenea permite funcţionarea diferitelor programe fără a mai fi nevoie de MS-DOS şi de asemenea permite folosirea de nume de fişiere foarte lungi (maxim 255 de caractere), foloseşte butonul din dreapta, ca şi pe cel din stânga al mouseului. Interfaţa Windows 95 este mult mai plăcută decât a lui Windows 3.x. Este o abordare nouă, globală, a modului de lucru cu calculatorul, o gândire cu concepte noi. Fiecare versiune a sistemului de operare aduce îmbunătăţiri în ceea ce priveşte utilizarea mai uşoară a anumitor taskuri, performanţe mai ridicate ale sistemului, prin înglobarea de noi facilităţi pentru întreţinerea sistemului de calcul, precum şi noi programe care să execute mult mai uşor anumite sarcini. În continuare se vor prezenta cele mai importante din concepte introduse de mediul de operare Windows. Desktop Numit şi „biroul” mediului de operare Windows, el este un spaţiu de lucru foarte asemănător unui birou real. Sistemele de operare din familia Windows permite memorarea de obiecte – cataloage (denumite foldere), documente, chiar fragmente de text, direct pe desktop. Windows memorează amplasamentul acestora, iar atunci când se reporneşte calculatorul, toate aceste obiecte se vor regăsi exact acolo unde au fost amplasate ele înainte de închiderea sistemului de calcul. Iconuri În primele versiuni ale mediului Windows-ului iconurile reprezentau fie programe minimizate (pe desktop), fie documente şi aplicaţii nedeschise. Începând cu sistemul de operare Windows 95 Program Manager nu mai este, aplicaţiile nu se mai minimizează pe desktop, iar iconurile sunt mult mai strâns legate de fişiere, foldere şi alte obiecte pe care le reprezintă. În Windows 95, când se şterge un icon, se şterge chiar fişierul ataşat lui. De exemplu, dacă se trage de un icon pentru a-l aduce pe desktop se va observa că obiectul s-a mutat în folderul Desktop. Eticheta iconului este 80


aceeaşi cu numele fişierului, astfel că ambele pot avea până la maximum 255 de caractere. Pointeri (shortcut) Deoarece iconurile sunt strâns ataşate fişierelor pe care le reprezintă, sunt cam incomod de folosit. De aceea este nevoie de un tip special de icon numit shortcut – care de fapt sunt nişte pointeri (trimiteri la un anumit fişier de tip .EXE). Apăsând de două ori pe butonul stâng al mouse-ului, atunci când ne poziţionăm pe un pointer se va deschide fişierul, programul sau folderul asociat lui. Ştergerea unui shortcut înseamnă doar ştergerea unui mic fişier pointer. Sistemele de operare din familia Windows deosebeşte iconurile de tip shortcut de cele obişnuite printr-o săgeată plasată în colţul din stânga jos imagnii ataşate. Bara de programe (Task Bar) Bara de programe este o bandă mică, poziţionată, de obicei, jos pe desktop (ea se poate muta oriunde sau există opţiunea de a o ascunde). De obicei conţine butoane pentru toate aplicaţiile şi folderele deschise, deci care sunt în curs de execuţie. Atunci când este acţionat butonul de minimizare din partea dreapta sus a unei ferestre, aceasta se poziţionează în bara de programe, pentru a lăsa liber spaţiul de pe desktop unei alte ferestre cu care utilizatorul doreşte să lucreze la un moment dat (se presupune, de exemplu, că în timp ce programul minimizat listează un document, utilizatorul doreşte să scrie în continuare în alt document).

Fereastra activă

Ferestre minimizate

Bara de programe

81


Fig. 4.7. – Bara de programe (TaskBar) Ferestrele deschise pot fi aşezate în cascade, minimizate, puse unele lângă altele, prin clicul din dreapta pe zonele albe ale barei de lucru. Butonul de Start Prin acţionarea acestui buton se deschide un meniu, de unde se poate alege opţiunea dorită. Conţine toate grupurile de programe structurate ierarhic. Dacă opţiunea are în partea dreaptă o săgeată înseamnă că prin selectarea acesteia se va deschide un nou meniu din care se poate alege un anumit element. Astfel meniul Documents păstrează cele mai recente fişiere editate şi oferă posibilitatea deschiderii lor cu un singur clic al butonului stânga al mouse-ului; meniul Settings cuprinde toate instrumentele de configurare ale sistemului; meniul Programs conţine o listă organizată a programelor existente la un moment dat pe calculator; comanda globală Find permite căutarea de fişiere, foldere, calculatoare etc.; comanda Run dă posibilitatea execuţiei unei anumite comenzi etc.

Meniul selectat

Comandă globală

Explorer Explorer este un program care oferă utilizatorului o serie de facilităţi cum ar fi: o vedere de ansamblu a calculatorului local şi a celor din reţea, afişând două ferestre: cea din stânga – arborele folderelor şi cea din dreapta – fişierele conţinute de folderele din stânga. El conţine, pe lângă desktop, discurile hard, conexiunile de reţea. Oferă posibilitatea organizării fişierelor: copierea, ştergerea, tipărirea sau vizualizarea acestora.

82


Structura arborescentă a foldere-lor

Conţinutul folder-ului Program Files

My Computer My Computer nu afişează arborele expandat şi fişierele conţinute, aşa cum face Explorer, în schimb poate face un lucru pe care Explorer nu îl poate face: clic pe dreapta pe iconul My computer şi avem toate căsuţele de dialog. De aici se poare verifica orice aspect referitor la configurare hardware şi driverele prezente. My Network Places În primele veresiuni ale sistemului de operare Windows se regăseşte sub numele de Network Neighborhood (vecinul din reţea). Este un icon desktop. Acţionarea acestuia oferă o vedere de ansamblu a reţelei, aproape identică cu cea oferită de Explorer (de unde poate fi acţionat). Recycle Bin Numit şi coşul de gunoi, este singurul icon din desktop al cărui nume nu se poate schimba. Nici nu trebuie schimbat deoarece conţinutul lui se poate recicla, adică, dacă s-a şters din greşeală un fişier, cu numai câteva clickuri de mouse acesta se poate recupera din Recycle Bin şi restaura în locaţia lui originală. 83


Acestea sunt principalele componente de bază ale lui sistemelor de operare din familia Windows. Pentru a putea lansa în execuţie un program pentru care nu există creat un shortcut pe desktop, se va folosi butonul Start. După cum s-a mai menţionat unele din aceste elemente sunt însoţite de mici săgeţi. Aceasta înseamnă că, plasând cursorul mouse-ului pe unul dintre acestea se va obţine un nou submeniu ş.a.m.d. până când se va ajunge la programul care se doreşte, şi dând clic pe el, acesta se va lansa în execuţie. În momentul în care un program este în execuţie, în bara de program (Task bar) va fi plasată pictograma ataşată lui. În acest mod se va putea şti ce programe sunt lansate, chiar dacă o fereastră este acoperită de o alta. Atunci când se doreşte închiderea calculatorului se va alege comanda Shut Down… sau butonul Power de pe tastatură (dacă acesta există).

4.6. Evoluţia mediul WINDOWS Înainte de a trece la prezentarea variantelor mediului Windows ar trebui să spunem că monopolul în materie de sisteme de operare este deţinut în continuare de firma Microsft din S.U.A. Această firmă a fost înfiinţată în anul 1975 de Bill Gates şi Paul Allen în urma colabărării celor doi la dezvoltarea primei versiuni a popularului limbaj de programare Basic pentru Altair, primul calculator personal. În anul 1979 Bill Gates şi Paul Allen mută sediul companiei de la Alburquerque, New Mexico la Redmond, o suburbie a oraşului Seattle, Washintgton. Primele versiuni ale mediului de operare Windows erau mult inferioare mediului de operare Apple Macintosh, de exemplu, şi nu au fost prea bine primite de către publicul utilizator. Aceste prime versiuni erau programe utilitare, care rulau sub sistemul de operare MS-DOS. Prima versiune Windows 1.1 a apărut în 1985, apoi în anul 1987 a apărut Windows 2.0. Schimbarea a intervenit odată cu apariţia versiunii Windows 3.0, lansată în anul 1990, Windows punând la dispoziţia publicului utilizator o interfaţă grafică deosebit de performantă şi atractivă. În acest moment mulţi producători de software au început să-şi orienteze scrierea aplicaţiilor pentru acest nou mediu de programare. Printre avantajele acestui mediu de operare se aminteşte:  elimină bariera celor 640 KB de memorie;

84


 permite facilităţi multitasking, adică poate rula mai multe aplicaţii în acelaşi timp, fiecare într-o fereastră diferită;  permite utilizarea unui schimbului dinamic de date DDE. Versiunea Windows 3.1 a fost lansată în anul 1992. Această versiune este foarte asemănătoare cu versiunea 3.0, dar include un număr de îmbunătăţiri:  este mai rapidă şi mai robustă;  are un program generator de fonturi TrueType;  oferă suport multimedia;  introduce un nou concept, suport;  File Manager îmbunătăţit etc. Prima versiune pentru Europa Centrală şi de Est a fost Windows 3.10 CE, care a pus la dispoziţia utilizatorilor şi fonturi specifice acestor zone de pe glob. Apoi a apărut Windows 3.11 numit şi Windows for Workgroups, care permite gestiunea aplicaţiilor, fişierelor, dar şi a tot ce ţine de calculatorul pe care rulează: gestiunea memoriei, a tuturor perifericelor. Windows for Workgroups poate fi considerat ca o versiune de reţea a mediului Windows. Windows for Workgroups poate fi utilizat la conectarea calculatoarelor întro reţea de tip „punct la punct” (peer-to-peer), adică o reţea în care toate resursele hardware şi software sunt la dispoziţia tuturor calculatoarelor interconectate. În anul 1995 a fost lansat Windows 95, denumit iniţial Chicago, şi pentru a cărui realizare s-au cheltuit 40 milioane $, şi care este un sistem de operare de sine stătător. Dintre caracteristicile de bază ale acestei versiuni:  are o interfaţă grafică cu utilizatorul centrată pe document şi nu pe program;  au fost adăugate o serie de facilităţi noi cu scopul de a face sistemul mult mai uşor de utilizat;  sistemele de operare DOS şi Windows au fost reunite într-un singur produs;  configurarea sistemului Windows referitoare la: imprimantă, modem, tastatură etc. (configuraţia hardware) se execută mult mai uşor. Astfel funcţia „plug-and-play” (conectează şi funcţionează) automatizează procesul de configurare;  compatibilitatea completă cu programele Windows şi DOS;  pentru a beneficia în totalitate de multitasking-ul preemtiv, programele existente pentru Windows trebuie actualizate la versiunile pentru Windows 95; 85


 o administrare îmbunătăţită a resurselor sistem. Microsoft a lansat în 14 septembrie 2000 Windows Millenium Edition (Windows Me) – un sistem de operare ce se adreseazã pieţei de larg consum. Prima versiune a sistemului de operare Windows 95 era pe 16 biţi (FAT16), dar utlimile versiuni ale acestui sistem de operare şi ale lui Winows 98 sunt pe 32 biţi (FAT32). Windows ME beneficiază de caracteristici proiectate special pentru utilizatorii de acasă (home user). Utilizând acest sistem de operare se pot gestiona imagini foto, muzică, se poate lucra cu fişiere video, se poate creea o reţea pentru acasă şi comunica cu prietenii şi rudele din întreaga lume. O multitudine de wizard-uri, template-uri şi un Help îmbunătăţit simplifică utilizarea calculatorului. Printre caracteristicile care au fost mult apreciate la această versiune se numără: Windows ME înglobează cele mai noi tehnologii ale momentului pentru utilizatorii care doresc să beneficieze acasă de progresele tehnologiei informaţiei într-un mod cât mai natural. Aceste îmbunătăţiri se concentrează în următoarele zone:  Help-ul Windows Me aduce îmbunătăţiri ale multor caracteristici care contribuie la o utilizare mai uşoară şi mai sigură, eliminând orice teamă din partea utilizatorilor, fie ei mai puţin sau mai mult experimentaţi. De la un Help Center mult mai integrat şi uşor de utilizat până la o nouă caracteristică numită System Restore ce permite utilizatorului revenirea la configuraţia anterioară a sistemului în cazul apariţiei unor probleme, System File Protection care nu permite scrierea accidentală sau neautorizată peste fişierele sistem critice.  Prelucrări multimedia digitale – Utilizarea PC-urilor pentru imagini, filme, muzică şi jocuri devine foarte populară în rândul consumatorilor casnici. Windows Me foloseşte tehnologii avansate în aceste domenii cum ar fi Windows Image Acquisition (WIA), care permite utilizatorilor să transfere imagini din aparatele foto digitale, scannere şi alte dispozitive compatibile WIA; Windows Movie Maker, permite editarea, salvarea şi partajarea filmelor video. Windows Media Player 7, permite organizarea şi redarea mediilor digitale, pe când Direct Play Voice Chat permite celor pasionaţi de jocurile PC să discute unul cu celălalt, pe Internet, în timpul jocului.  Facilităţi pentru construirea de mini-reţele acasă – Windows permite celor care au mai mult de un PC să-şi construiască mini-reţele acasă cu ajutorul wizard-ului Home Networking. Aceasta presupune 86


facilitarea modului în care PC-urile pot fi conectate în scopul partajării imprimantelor, a conectării la Internet şi a altor resurse. „Casa conectată" este posibilă prin implementarea tehnologiei Internet Connection Sharing, conectarea USB simplificată şi prima implementarea tehnologiei Universal Plug and Play într-un produs Microsoft.  Experienţa online – Windows Me oferă membrilor familiei caracteristici îmbunătăţite pentru a realiza lucrurile care contează cel mai mult pentru ei: navigare pe Internet, cumpărături online, transmiterea şi recepţionarea e-mail-urilor, jocuri online, publicarea de site-uri, chat sau conferinţe cu prietenii şi familia. Windows Me include Microsoft Internet Exporer 5.5 care adaugă posibilitatea de vizualizare înainte de tipărire, fiabilitate şi performanţe sporite pentru îmbunătăţirea experienţei online. De la prima sa apariţie, în 1993, Windows NT (New Technology) a fost cel mai puternic sistem de operare din domeniu, versiunea de Windows cea mai preferată de programatori, administratori de reţea, de mulţi utilizatori „de forţă" şi de cei care rulau aplicaţii în domenii cu grad mare de risc. Cu toate acestea, până acum, ca răspuns la îmbunătăţirea fiabilităţii şi securităţii, utilizatorii de Windows NT trebuiau să renunţe la un anumit grad de confort şi la multifuncţionalitate. Din cauză că accepta un domeniu mai restrâns de hardware multimedia decât Windows 98, a fost perceput de mulţi ca fiind cel mai puţin captivant dintre cele două importante sisteme de operare Microsoft. O dată cu Windows 2000 (sau W2K) totul se schimbă. Pe lângă modificarea radicală a numelui, Microsoft a dat sistemului de operare de nivel industrial o interfaţă prietenoasă, simplitatea de configurare specifică sistemului Windows 98, un suport hardware mai cuprinzător, o execuţie superioară şi multe altele. Pe scurt, Windows 2000 combină puterea de captivare şi utilitatea programului Windows 98 cu tradiţionalele puncte forte ale lui Windows NT – stabilitate şi securitate. Windows 2000 încorporează schimbări majore de design care-i simplifică utilizarea. Alte modificări determină simplificarea configurării de reţea şi a conexiunilor la Internet, instalarea şi configurarea imprimantelor şi utilizarea sistemului Windows pe calculatoarele portabile. Au fost aduse o serie de îmbunătăţiri meniului Start: permite personalizarea meniurilor (vor fi afişate numai acele elemente care sunt folosite cel mai des, datorită monitorizării de către sistem a opţiunilor des utilizate); permite crearea de meniuri expandabile pentru patru foldere de sistem: Control Panel, My Documents, Network and Dial-Up Connections şi Printers.

87


Barele de unelte personalizabile din Windows 2000 sunt destinate asigurării unui acces mai simplu la programele, folderele şi documentele utilizate frecvent. Versiunile Windows anterioare cuprindeau un folder de sistem numit Network Neighborhood care permitea identificarea şi accesul la conţinutul serverelor de reţea. Windows 2000 înlocuieşte acest folder cu un altul, numit My Network Places. Prin intermediul lui My Network Places se pot căuta în continuare informaţiile necesare din întreaga reţea, în acelaşi mod ca şi cu Network Neighborhood, dar My Network Places asigură un acces mult mai direct la site-urile accesate în mod frecvent. Căutarea fişierelor în mediile de stocare locale şi de reţea este mai simplă în Windows 2000 datorită unei caracteristici de căutare, care este complet integrată. Executarea unui clic pe butonul Search de pe bara de unelte standard Buttons din Windows Explorer deschide un panou în partea stângă a dosarului curent. Aici se poate tasta descrierea fişierului sau folder-ului căutat. De asemenea, din acest panou de căutare se pot căuta calculatoare din reţea, persoane din Internet sau din firma la care lucrăm şi pagini Web. Accesarea noii caracteristici de căutare se face similar caracteristicii asemănătoare din Microsoft Internet Explorer. Una dintre cele mai importante îmbunătăţiri din Windows 2000 o reprezintă suportul pentru standardul Plug and Play. Acum, în majoritatea cazurilor, la instalarea unui dispozitiv hardware nou, sistemul de operare detectează dispozitivul, îl configurează şi instalează driverele de dispozitiv corespunzătoare în mod automat. Expertul Add/Remove Hardware Wizard, componentă a dosarului Control Panel, este disponibil pentru acele cazuri rare în care un dispozitiv nu este recunoscut şi instalat corect, ca de exemplu, în cazul dispozitivelor mai vechi, fără posibilităţi Plug and Play. Realizarea conexiunilor de reţea, configurarea furnizorilor de servicii Internet, configurarea reţelelor virtuale private (VPN – Virtual Private Network), configurarea sistemului ca server de acces de la distanţă şi realizarea unei legături directe prin cablu cu alte calculatoare sunt mult mai simple în Windows 2000 datorită noului expert Network Connection Wizard. Pentru a simplifica şi mai mult procesul de configurare, Windows 2000 cuprinde un expert modernizat, Add/Remove Programs Wizard şi o unealtă sofisticată de instalare şi întreţinere a aplicaţiilor, numită Windows Installer. Renovat, expertul ţine statistici cu privire la cât de des sunt folosite programele instalate, astfel că atunci când va trebui să se dezinstaleze un anumit program pentru a elibera spaţiul de pe disc, se va şti la ce programe nu trebuie să se renunţe. Dacă este folosit într-un mediu Active Directory, Windows Installer permite administratorilor să atribuie sau să publice 88


aplicaţii pentru utilizatori. Atribuirea şi publicarea reprezintă modalităţi de a pune aplicaţiile la dispoziţia utilizatorilor, astfel încât să fie instalate automat atunci când este nevoie de ele. În Windows 2000, o inovaţie majoră cu privire la tipărire o reprezintă suportul pentru protocolul IPP (Internet Printing Protocol). Protocolul IPP permite (există deci posibilitatea) tipărirea la imprimante din Internet prin intermediul adreselor IP. Pe lângă faptul că, la nevoie, acest protocol permite utilizarea caracteristicilor de tipărire ale birourilor de servicii speciale, tipărirea prin Internet reprezintă o alternativă excelentă la fax şi email. Windows 2000 acceptă atât sistemul de fişiere FAT32 care a fost popularizat de Windows 98 cât şi versiunea 5 a sistemului de fişiere NTFS (New Technology File System). FAT32 permite o utilizare mult mai eficientă a hard-discurilor mari, păstrând totodată o compatibilitate totală cu Windows 98. NTFS oferă numeroase avantaje, inclusiv securitatea avansată a fişierelor şi posibilitatea de a cripta sau compresa automat, în mod individual, fişiere şi foldere. Ca o îmbunătăţire suplimentară a performanţelor, Windows 2000 conţine un utilitar de defragmentare a discului care poate fi folosit pentru volumele FAT32, FAT16 sau NTFS, reorganizează spaţiul de stocare de pe harddisc astfel încât fişierele să se afle în sectoare învecinate, îmbunătăţinduse astfel timpul de acces la fişiere. Sistemul de operare Windows 2000 are patru versiuni:  Professional – este versiunea pentru sistemele . Este utilizat pentru rularea de aplicaţii software, conectarea la site-uri Internet şi intranet, precum şi a resurselor dintr-o reţea.  Server – atât un server Web cât şi un server office, permite utilizatorilor dezvoltarea de aplicaţii Web şi conectarea la Internet.  Advanced Server – un sistem de operare pentru aplicaţii de afaceri şi e-commerce. El are toate funcţionalităţile versiunii Server plus caracteristici suplimentare pentru aplicaţii care necesită un nivel ridicat de scalabilitate şi disponibilitate.  Datacenter Server – destinat pentru lucru într-o reţea de calcuatoare cu trafic ridicat. Organizaţiile au nevoie de sisteme desktop fiabile şi sigure, performante, cu instrumente excelente pentru mobilitate şi comunicare, uşor de utilizat şi administrat, astfel încât să ducă la reducerea costurilor.

89


În 25 octombrie 2001 a fost lansat Windows XP, un sistem de operare care răspunde tuturor acestor cerinţe – combină uşurinţa în utilizare a sistemelor Windows 95/98 cu fiabilitatea, performanţa îmbunătăţită, securitatea şi uşurinţa în administrare a sistemului Windows 2000. Windows XP este un sistem de operare pe care organizaţiile îşi pot stabili standardele atât pentru sistemele desktop, cât şi pentru sistemele laptop. Windows XP oferă libertatea de a experimenta mai mult decât a fost vreodată posibil cu calculatorul de acasă şi pe Internet. Windows XP este proiectat să permită clienţilor să experimenteze la maxim inovaţiile digitale din zilele noastre. Windows XP îmbină perfect cele mai bune caracteristici din două lumi diferite: fiabilitatea codului de bază a sistemului Windows 2000 combinată cu cele mai bune caracteristici ale sistemelor de operare Windows 95/98/Millennium. Windows XP oferă o mare varietate de caracteristici interesante şi intuitive proiectate să se adreseze necesităţilor utilizatorilor. Windows XP este proiectat să fie un sistem de operare deschis şi uşor de utilizat. De la noul design vizual la un asistent mai intuitiv, Windows XP simplifică mai mult ca oricând interacţiunea utilizatorilor cu calculatorul de acasă. Windows XP este creat pe tehnologia Windows 2000, care îl face să fie un sistem de operare foarte stabil pentru utilizarea acasă. Cu facilităţi ca Internet Connection Firewall, care protejează utilizatorii de accesul neautorizat la calculatorul lor când navighează pe Internet, până la facilitatea System Restore care menţine stabilitatea sistemului. Windows XP se adresează nevoilor specifice mai multor utilizatori care partajează acelaşi calculator sau resursele acestuia. Noi caracteristici, cum ar fi Fast User Switching, permit schimbarea rapidă a utilizatorilor fără a fi necesară deconectarea acestora şi partajarea uşoară a unui singur calculator fără a închide aplicaţiile unul altuia sau a schimba propriile setări desktop. În 19 mai 2003 Microsoft România anunţă disponibilitatea Windows 2003 Server, platformă integrată care permite clienţilor să crească eficienţa folosirii tehnologiei informaţiei, utilizatorilor să mărească productivitatea, iar dezvoltatorilor să construiască, mai rapid ca niciodată, aplicaţii performante. Familia Windows Server 2003 include funcţionalităţile pe care clienţii le aşteaptă de la un sistem de operare Windows pentru aplicaţii critice, cum ar fi niveluri îmbunătăţite de securitate, fiabilitate, disponibilitate şi scalabilitate. Cu platforma Windows 2003 Server, clienţii pot rula aplicaţii Microsoft .NET, pot rula aplicaţii şi servicii Web, de la grupuri de lucru la datacenter, 90


obţinând o valoarea mai mare din investiţiile IT existente, odată cu micşorarea costurilor de întreţinere a infrastructurii IT. Windows Server 2003 deţine un rol important în întâmpinarea cerinţelor afacerilor din ziua de astăzi, prin intermediul unora dintre cele mai evoluate servicii pentru aplicaţii puse la dispoziţie. Sistemul integrează într-un mod consolidat servicii de platformă, servicii Web XML şi .NET Framework, ce reprezintă un model intuitiv de programare. Windows Server 2003 deţine toate elementele de care clienţii, partenerii şi furnizorii software independenţi au nevoie pentru a construi, implementa şi gestiona orice tip de aplicaţie, inclusiv serviciile Web XML, a căror importanţă se află într-o continuă creştere. Beneficiind de numeroase îmbunătăţiri şi noi facilităţi, Windows Server 2003 a fost conceput pentru a furniza o serie de avantaje cheie. Windows Server 2003 este proiectat să fie sigur prin configurarea sa iniţială implicită, prin design şi prin implementare. Beneficiind de un înalt grad de securitate şi de o viteză record, Windows 2003 reprezintă cel mai de încredere sistem dezvoltat până în prezent de Microsoft. Windows Server 2003 pune la dispoziţie, de asemenea, instrumentele necesare implementării, gestionării şi utilizării infrastructurii de reţea pentru a beneficia de o maximă productivitate; poate furniza un nou nivel de conexiune, contribuind la stabilirea legăturii dintre clienţi, angajaţi, parteneri şi sisteme. Un alt avantaj este acela că în cazul combinării cu produsele şi serviciile numeroşilor parteneri hardware, software şi de distribuţie, Windows Server 2003 furnizează cel mai înalt grad de valorificare al investiţiilor în infrastructură.


1. Care este componenta cea mai importantă a unui software: a. programe utilitare; b. programe utilizator; 91


c. programe utilitare şi programe utilizator; d. sistemul de operare; e. programe utilitare, sistem de operare şi programe utilizator. 2. Care din următoarele funcţii sunt asigurate de sistemul de operare atunci când este lansat în execuţie: a. gestiunea operaţiilor de intrare/ieşire; b. gestiunea datelor aflate pe suportul de memorie externă; c. controlează încărcarea în memorie, lansarea în execuţie şi terminarea programelor utilizator; d. nici una. 3. Care din următoarele extensii sunt caracteristice fişierelor executabile: a. .EXE; b. .BAT; c. .SYS; d. .PRG; e. .COM. 4. Formatarea discurilor constă în: a. mărirea suprafeţei utile a discurilor; b. împărţirea discului în sectoare uniforme; c. operaţia se execută ori de câte ori este folosit discul; d. crearea tabelelor FAT; e. detectarea şi izolarea sectoarelor defecte din punct de vedere fizic. 5. Care din enunţurile de mai jos constituie avantaje ale mediului de operare WINDOWS? a. aplicaţiile pot utiliza maxim 640 KB de memorie; b. datele pot fi copiate dintr-o aplicaţie Windows în alta, iar orice modificare a datelor din documentul sursă este actualizată automat în documentul destinaţie; c. rulează mai multe aplicaţii în acelaşi timp; d. toate aplicaţiile sunt deschise într-o singură fereastră; e. nici unul. 6. Ce elemente fac parte din structura standard a unei ferestre? a. bara de programe; b. căsuţa meniului de control, bara de titlu, bara de meniuri; c. Clipboard-ul; d. butonul de minimizare, maximizare/restaurare; e. Desktop-ul. 7. Dimensiunile ferestrelor în mediul de operare WINDOWS: a. pot fi modificate după dorinţă; 92


b. nu pot fi modificate (sunt standard); c. pot fi modificate în limitele spaţiului rămas liber pe ecran. 8. Care dintre elementele prezentate pot să apară într-o fereastră de dialog? a. barele de navigare; b. zone de liste; c. casete cu liste derulante; d. butoanele de comandă; e. butonul Start. 9. Care este deosebirea dintre un icon obişnuit şi un shortcut? a. ştergerea unui shortcut determină ştergerea fişierului asociat lui; b. atunci când se şterge un shortcut nu se şterge decât un fişier pointer spre deosebire de un icon când se şterge fişierul său; c. o săgeată plasată în colţul din stânga jos; d. nu există nici o deosebire. 10. Ce deosebire există între Explorer şi My Computer? a. My Computer nu afişează arborele expandat; b. Explorer conţine două ferestre; c. din Explorer nu pot fi deschise documente sau lansate aplicaţii; d. nu există nici o deosebire. 11. Care icon din desktop nu permite schimbarea numelui? a. Explorer; b. My Computer; c. Recycle Bin; d. Network Neighborhood; e. toate iconurile permit schimbarea numelui.

93

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Capitolul 5. Programe utilitare

CAPITOLUL 5 PROGRAME UTILITARE

Obiectivele acestui capitol:  Programe arhivatoare  Programe antivirus  Defragmentarea

5.1. Programe arhivatoare Arhivarea (comprimarea sau împachetarea) unui fişier reprezintă micşorarea dimensiunii fişierului folosind un algoritm care micşorează sau elimină redundanţa informaţiei, prin arhivare obţinundu-se o mai bună gestionare a spaţiului pe hard-disc sau pe dischete. Un fişier arhivat nu poate fi citit direct de calculator, el trebuind mai întâi să fie dezarhivat. Se recomandă arhivarea doar a fişierelor ce conţin informaţii ce nu sunt des utilizate sau a celor care au dimensiuni mari, pentru a se putea transfera sau transmite ulterior. În prezent cele mai utilizate aplicaţii pentru administrarea arhivelor sunt: WinZip şi WinRar. Aplicaţia WinZip asigură o serie de funcţii, dintre care:  Administrarea fişierelor arhivă – aceasta funcţie fiind asigurată prin operaţii de creare, deschidere, copiere, mutare, redenumire şi ştergere a fişierelor arhivă.  Transmiterea unei arhive prin poşta electronică.  Actualizarea arhivei – ce presupune operaţia de adăugare sau ştergere de fişiere.  Extragerea fişierelor din arhivă.  Vizualizarea fişierelor din arhivă – acest lucru obţinundu-se prin dublu clic pe numele fişierului ce se doreşte dezarhivat.  Protejarea arhivei cu parolă – dezarhivarea începând în momentul în care se introduce parola. Pentru a crea o nouă arhivă, se va alege din meniul File, al aplicaţiei WinZip opţiunea New Arhive, comunicându-se ulterior numele arhivei. De 94


precizat este faptul că iniţial arhiva nu conţine nici un fişier, alegându-se ulterior fişierele ce se doresc arhivate. Pentru a adăuga fişiere la arhivă se va alege din meniul Actions, opţiunea Add, iar pentu a şterge se va Delete. Uneori fişierele ce sunt ataşate unei arhive pot fi virusate şi de aceea de fiecare dată este necesară o scanare (o testare a fişierelor dacă sunt virusate) a arhivei cu ajutorul opţiunii Virus Scan din meniul Actions. Pentru a uşura dezarhivarea unei arhive, se poate folosi opţiunea Make.exe File din meniul Actions, aceasta realizând o arhivă cu autoextragere, adică se va dezarhiva singură prin dublu clic pe aceasta. Dacă se utilizează aplicaţia WinRar pentru realizarea unei arhive, este suficient să se poziţioneze cursorul mouse-ului pe fişierul sau folderul care se doreşte a fi arhivat. Se execută clic dreapta şi din meniul de context afişat se alege opţiunea Add to archive. Din ferestra care va fi afişată, pentru realizarea unei arhive se alege un nume (în cazul în care nu se alege un nume WinRar va denumi arhiva după numele folder-ului sau fişierului selectat). În cazul în care se doreşte o arhivă executabilă, adică cu extensia „.exe” (self - extract) se va bifa casuţa de selectţie Create SFX archive. O astfel de arhivă nu necesită deschiderea arhivatorului pentru a extrage informaţiile. În cazul în care se doreşte arhivarea informaţiilor pentru a putea fi preluate pe o dischetă, se va specifica alegând din lista de selecţie Split to volumes bytes dimensiunea adecvată.

95


5.2. Viruşi. Programe antivirus Virusii informatici sunt microprograme greu de depistat, ascunse în alte programe, care se lansează într-un moment favorabil, provocând defecţiuni ale sistemului de calcul cum ar fi: blocarea sistemului, comenzi sau mesaje neaşteptate sau alte acţiuni distructive. Deşi nu există o clasificare riguroasă, viruşii se pot clasifica după anumite criterii: 1. După forma generală, viruşii se împart în:  Virusi hardware – sunt rari întâlniţi şi sunt livraţi odată cu echipamentele hardware;  Virusi software – sunt creaţi de specialişti în informatică , care ştiu cum funcţionează sistemul de calcul şi mai ales sofware-ul de bază şi cel de aplicaţie. 2. În funcţie de capacitatea de multiplicare, viruşii pot fi:  Viruşi care se reproduc,infectează şi distrug  Viruşi care nu se reproduc, dar se infiltrează în sistem şi provoacă distrugeri lente, fără să lase urme, de exemplu: viruşii de tip worms. 3. În funcţie de tipul distrugerilor în sistem, pot fi:  Viruşi care provoacă distrugerea programului în care sunt incluşi;  Viruşi care nu provoacă distrugeri, dar incomedează lucrul cu sistemul de calcul şi se manifestă prin încetinirea vitezei de lucru, blocarea tastaturii, reiniţializarea aleatorie a sistemului, afişarea unor mesaje sau imagini nejustificate;  Viruşi cu mare putere de distrugere – Aceşti viruşi provoacă incidente pentru întreg sistemul, cum ar fi: distrugerea tabelei de alocare a fişierelor (FAT) de pe hard disk, modificarea conţinutului directorului rădăcină, alterarea integrală şi irecuperabilă a informaţiei existente. O clasificare mai amănunţită a virusilor ar putea fi următoarea:  Armaţi – ce reprezintă o formă mai recentă de viruşi, care conţin proceduri ce împiedică dezasamblarea şi analiza de către un antivirus, editorii fiind nevoiţi să îşi dubleze eforturile pentru a dezvolta un program antivirus, exemplu ar fi viruşii: Whale.  Autoencriptori – ce înglobează în corpul lor metode de criptare sofisticate făcând detecţia destul de dificilă. Însă, pot fi descoperiţi prin 96




   

faptul că încorporează o rutină de decriptare, un exemplu fiind viruşii de tip: Cascade. Camarazi – se bazează pe o particularitate a DOS-ului, şi anume executarea programele de tip „.com” înainte de executarea celor de tip „.exe”. Aceşti viruşi se manifestă astfel: se ataşează de fişierele „.exe”, apoi le copiază schimbând extensia în „.com”. Fişierul original nu se modifică şi poate trece de testul antiviruşilor avansaţi. Odată lansat în execuţie fişierul respectiv, ceea ce se execută nu este fişierul „.com”, ci fişierul „.exe” infectat, acest lucru determinând propagarea viruşilor şi la alte aplicaţii. Furişaţi (stealth) – aceşti viruşi îşi maschează prezenţa prin deturnarea întreruperilor DOS. Astfel, că lansând o comandă cum ar fi comanda „dir”, nu se va observa că fişierul este infestat. Infecţie multiplă – sunt viruşii care infectau programele şi operau asupra sectorului de boot. Polimorfi –sunt cei care au o componentă de mutaţii ce le permite transformarea lor în forme variate de coduri. Viruşi ai sectorului de boot şi ai tabelelor de partiţii – infectează una sau ambele zone ale dischetei sau hard disk-ului. Infectarea sectorului de boot este periculoasă, deoarece la pornirea calculatorului codul special MBP (Master Boot Program) de pe dischetă se execută înainte de DOS. Dacă acolo este prezent un virus, s-ar putea să nu fie reperabil. Tabelele de partiţii conţin informaţii despre organizarea structurii discului, ele neputând fi contaminate, ci doar stricate.

Pentru ca viruşii să nu mai facă distrugeri în cadrul unui sistem de calcul, sau creat programele antivirus. Primele programe antivirus ce s-au creat, puteau repera uşor viruşii, însă cu timpul, creatorii de viruşi au adoptat strategii mai performante şi au dezvoltat viruşi ce sunt capabili să infecteze un program, fără ca alterarea să fie prea vizibilă. Modul de infestare În momentul în care au fost introduşi pe disc, începe a doua fază a vieţii unui virus şi anume autoprogramarea. Viruşii vor încearca să infecteze cât mai multe programe, înainte de a infecta propriu-zis sistemul de calcul. Pentru a nu infecta programul care a fost sursa de la care a început virusarea, viruşii îşi lasă semnătura. Pe acest principiu lucrează şi antiviruşii, adică să repereze intruziunile, căutând pe disc semnăturile cunoscute. Aceast lucru presupune identificarea mai întâi a viruşilor, adică tabela de semnături ale viruşilor trebuie mereu actualizate. Modalităţi de protecţie 97


Odată ce a ajuns în calculator, virusul acţionează în două etape. În prima fază, virusul se reproduce doar, mărind considerabil potenţialul pentru infectări ulterioare. O parte a codului de virus testează dacă au fost îndeplinite condiţiile de declanşare a infectării, cum ar fi: rularea de un număr de ori a unui program sau atingerea unei anumite date de către ceasul sistemului. A doua fază este cea activă, ce este uşor de recunoscut după acţiunile pe care le manifestă, cum ar fi: modificarea imaginii de pe ecran, ştergerea unor fişiere sau chiar reformatarea hard disk-ului. Pentru ca virusul să se extindă, codul său trebuie executat de mai multe ori. Pentru eliminarea acestor probleme, s-a realizat o metodă ce constă în includerea în program a unei sume de control care se verifică la lansare şi blochează sistemul dacă este infectat. Metodele antivirus caută să asigure protecţie fişierelor, în anumite cazuri particulare, şi anume:  la un prim contact cu un program, în care se recunoaşte semnătura virusului, se foloseşte scanarea. Aceasta constă în căutarea în cadrul programelor a unor secvenţe sau semnături caracateristice viruşilor din biblioteca programului de scanare;  dacă programele sunt deja cunoscute, nefiind la primul contact, se folosesc sume de control. Aceste sume constituie o semnătură a programului şi orice modificare a lui va duce la o modificare a sumei sale de control;  în calculator există o serie de programe care nu se modifică, reprezentând soft-ul unui calculator, care se protejează la scriere. Scanarea se aplică preventiv la prelucrarea fişierelor din afara sistemului, şi este utilă în prima fază de răspândire a viruşilor. Ea poate fi deoarece în unele cazuri poate recupera fişierele infectate. Sumele de control pot detecta orice schimbare în program, chiar dacă aceasta constă doar în schimbarea ordinii octeţilor. Permit blocarea lansării în execuţie a programelor infectate, chiar de viruşi necunoscuţi, dar nu permite recuperarea acestora. Metoda este utilă în faza de răspândire a viruşilor, orice fişier infectat putând fi detectat. În faza activă, metoda nu este eficientă. Programele de protectie – programe antivirus – au rolul de a realiza simultan următoarele activităţi: prevenirea contaminării; detectarea virusului; eliminarea virusului, cu refacerea contextului iniţial.

98


Există două categorii de programe antivirus: programe care verifică fişierele pentru a descoperi texte neadecvate sau semături de viruşi recunoscuţi; programe rezidente în memoria internă, care interceptează instrucţiunile speciale sau cele care par periculoase. Aplicaţia Norton AntiVirus poate fi folosită pentru protejarea calculatoarelor împotriva infestării cu viruşi, indiferent de modul în care se răspândesc. Programul poate detecta atât viruşii cunoscuţi cât şi cei noi apăruţi.

5.3. Defragmentarea discului Fragmentarea reprezintă amplasarea pe disc a unui fişier în mai multe părţi, memorate în diferite locaţii de memorie. Există două tipuri de fragmentări:  fragmentarea logică – reprezintă modul în care sistemul de fişiere „vede" discul;  fragmentarea fizică – reprezintă modul în care este plasat fişierul pe discul propriu-zis. Sistemul de fişiere cunoaşte capacitatea discului, aceasta fiind reprezentată ca un şir de logic de cluster-i ce au o valori de la 000000000 la NNNNNNNNN. În momentul în care o aplicaţie vrea să creeze un fişier, sistemul de fişiere caută un loc în care poate să îl memoreze (stocheze) şi apoi creează o intrare în tabela de fişiere. Această tabelă conţine pointeri către toate valorile cluster-ilor de la începutul şi sfârşitul fişierului, precum şi lungimea acestuia. În cazul în care fişierul nu găseşte o locaţie continuă de memorie, acesta va fi împărţit în mai multe fragmente, fiecare din acestea fiind memorate în locaţii diferite de memorie. Astfel că, tabela de fişiere va conţine o serie de pointeri cu valoarea de început şi lungimea fiecărui fragment. După ce fişierul a fost împărţit în mai multe fragmente şi s-a memorat adresa de început şi lungimea fiecărui fragment, abia acum este scris fizic fişierul pe disc. Fragmentarea fişierelor poate apare datorită mai multor factori:  sistemul de fişiere nu găseşte spaţii contigue de memorie de lungimea fişierului care se doreşte memorat;  se măreşte dimensiunea fişierelor, chiar dacă în momentul în care a fost creat a fost memorat într-un spaţiu contiguu, însă în momentul în 99


care s-au făcut modificări asupra fişierului, dimensiunea acestuia a crescut, şi nu mai avea spaţiu în care să fie memorat, de aceea el a fost fragmentat;  ştergerea fişierelor şi dezinstalarea programelor, duce la eliberarea locaţiilor de memorie, care sunt folosite ulterior pentru memorarea altor fragmente de fişiere. În momentul în care sistemul de fişiere este nevoit să facă o operaţie (scriere sau citire) cu un fişier fragmentat, el va trebui să citească din tabela de fişiere numărul cluster-ului şi lungimea primului fragment, după care va poziţiona capete discului pe cilindrul corespunzător şi va citi sau va scrie datele. Ajungându-se la sfârşitul fragmentului, este necesară o nouă incursiune în tabela de fişiere pentru numărul cluster-ului şi lungimea următorului fragment. După care urmează o nouă operaţie de citire sau scriere. Această operaţie se realizează până la sfârşitul fişierului. Acest lucru consumă mult mai mult timp decât aceeaşi scriere (sau citire) realizată pe un fişier contiguu. Deci, în timp, fragmentarea fişierelor conduce la o reducere a vitezei procesorului, deoarece se consumă mult mai multe resurse pentru aceeaşi operaţie. Pentru reducerea sau eliminarea acestei probleme există programe destinate acestui scop, cum ar fi: programul de defragmentare care însoţeşte sistemul de operare Windows şi terminând cu alte programe care sunt puternice dar şi scumpe. Procesul de fragmentare poate fi remediat dacă periodic se realizează un proces invers numit defragmentare a discului. Perioada se poate determina experimental folosind funcţia de analiză pe care o are orice program de defragmentare. Defragmentarea înseamnă procesul de aliniere contiguă a fragmentelor unui fişier. Deci, programele de defragmentare lucrează cu fişiere, şi de aceea înainte de începe procesul de fragmentare se recomandă executarea unor manevre, şi anume:  dezactivarea tuturor programelor anti-virus, deoarece acestea interceptează şi analizează toate operaţiunile efectuate asupra fişierelor, încetinind semnificativ defragmentarea;  ştergerea fişierelor temporare generate de anumite programe grafice sau de către sistemul de operare (fişiere care au extensia „tmp”).

100


 scanarea sistemului, adică verificarea cluster-ilor deterioraţi, acest lucru realizându-se cu ajutorul aplicaţiei ScanDisk din instrumentele sistemului. După cum s-a precizat mai sus, defragmentarea lucrează doar la nivel de fişiere, ignorând directoarele, şi de aceea pentru a crea un spaţiu contiguu, cel mai bine este să se mute directorul sau directoarele pe altă unitate de disc. După ce s-a realizat defragmentarea dosarul sau dosarele care au fost mutate se vor aduce înapoi pe disc, acestea fiind memorate într-o zonă contiguă de memorie. Pe lângă aplicaţia Disk Defragmenter, mai există o serie de programe utilitare care realizează defragmentarea discului. Unele dintre aceste programe pot realiza chiar şi o optimizare a amplasării fişierelor pe disc, adică le mută în diferite zone ale discului după anumite criterii cum ar fi: frecvenţa accesării, tipul fişierului, numele sau frecvenţa modificării. În cele ce urmează se vor prezenta o serie de programe ce realizează defragmentarea discului: 1. Speed Disk – face parte din pachetele Norton Utilities şi Norton System Works de la Symantec. Acest program poate realiza următoare funcţiuni:  să mute fişierele la începutul sau la sfârşitul discului şi permite alegerea fişierelor care să fie plasate primele sau ultimele;  să pornească singur defragmentarea la o oră dată sau la un anumit grad de defragmentare;  să fi lansat şi din linia de comandă. Din testele făcute cu acest program a reieşit faptul că defragmentarea discului este bună, însă optimizarea amplasării fişierelor îi măreşte durata de lucru. Poate funcţiona atât pe FAT, specific pentru sistemele de operare Windows 95, 98, Me, cât şi pe NTFS, specific sistemelor de operare Windows NT, 2000, XP. 2. Diskeeper 7 – este produs de Executive Software şi este un program de defragmentare pentru Windows NT, 2000 şi XP. Din testele realizate s-a constatat că raportările asupra spaţiilor libere, ocupate sunt complete, iar viteza de lucru este impresionantă. Dintre functiile pe care le poate se realiza se enumeră:  poate să defragmenteze discul la boot;  are opţiunea „Set and Forget-It" care face defragmentarea în fundal, ori de cât ori este necesar, fără a fi nevoie de intervenţia utilizatorului; 101


 poate fi lansat şi din linia de comandă. Diskeeper instalează un serviciu şi înlocuieşte programul implicit de defragmentare din Windows. 3. PerfectDisk 2000 – este produs de Raxco Software. Este un utilitar care optimizează discul, mutând fişierele modificate rar la începutul discului. Defragmentarea se face amplasând mai întâi fişierele şi apoi compactând spaţiul liber. Defragmentarea realizată de acest program este rapidă, acesta funcţionând atât sub Windows 95, 98 cât şi sub Windows Me, NT 4, 2000 şi XP. Există şi versiune pentru Exchange Server.

5.4. Rescue Data Recovery Pierderea datelor de pe un disc, care brusc a devenit inoperant din diferite motive este poate cea mai mare pierdere pentru un utilizator al PC-ului. Soft-ul standard poate fi reinstalat în întregime, diversele piese defecte pot fi schimbate cu usurinţă, dar în majoritatea cazurilor când „dispar” fişierele de pe discul hard sau programul „nu vede” deloc discheta din unitate, datele nu mai pot fi recuperate, este o problemă. Rescue Data Recovery este specializat pentru recuperarea datelor pierdute în urma unor erori pe disc: în zona de date, în sectorul de boot al discurilor şi în tabela de partiţii a discurilor hard. Important pentru un sistem de operare este de a fi accesibil sectorul de încărcare (boot) pentru ca sistemul de operare să poată citi un anumit fişier. Citind acest sector se vor obţine parametrii discului, adică numărul de sectoare dintr-un cluster, numărul de sectoare rezervate, numărul de intrări în rădăcină, numărul de cilindri, numărul şi tipul tabelei de alocare a fişierelor (FAT). Având aceste date, componenta DOS parcurge tabela de alocare a fişierelor şi află de unde începe primul sector al fişierului căutat, precum şi sectoarele care-i aparţin. Dacă sectorul logic 0 (aflat pe prima pistă) este distrus, sistemele de operare nu mai pot afla caracteristicile discului şi nu vor citi conţinutul lui. Dacă FAT- ul este distrus se va încerca copia acestuia, şi în caz nefavorabil (adică ambele sunt distruse) nu vor putea afla sectorul de început şi cel de sfârşit al fişierelor şi operaţia de citire va nu va avea loc. Rescue Data Recovery evită deficienţa sistemului de operare prezentată mai sus. Acest utilitar are propriul mecanism soft pentru comanda capetelor de citire, care nu se bazează exclusiv pe datele citite de pe sectorul 0 al 102


unitătii de disc. Astfel, acest program poate parcurge discul în orice conditii, poate accesa fişierele şi în lipsa tabelei de partiţii şi a sectorului de încărcare. Dacă FAT-ul este distrus va încerca să acceseze fişierele pe baza copiei FAT-ului. Dacă şi această zonă este distrusă, utilizatorul poate încerca recuperarea datelor manual – lucru greu de realizat pentru un neavizat:  va trebui parcurs discul, sector cu sector şi vizualizat fiecare în parte;  după marcare, ele pot fi salvate pe un alt disc. Se poate recupera orice tip de fişiere (text, binar, grafică), dar nu se pot remedia eventualele erori conţinute. Ele sunt recuperate în starea în care sunt înregistrate pe disc, neputându-se efectua nici o modificare asupra lor. Dacă nu poate fi citit sectorul logic 0 al discului hard (sectorul de încărcare a sistemului de operare), care conţine parametrii logici ai discului atunci Rescue Data Recovery va folosi setările proprii, stabilite automat, pe care utilizatorul le poate ajusta. Probleme pot apărea în cazul în care aveti mai multe partiţii pe acelaşi hard-disc. În asemenea cazuri este necesară intervenţia manuală a unui specialist, programul neputând rezolva această problemă. Rescue operează şi pe discuri comprimate şi nu poate fi utilizat cu unităţile CD-ROM, unităţile de disc optic şi unităţile de bandă. Este dezvoltat exclusiv pentru hard discuri şi dischete. Pentru salvarea datelor, modul de lucru este simplu: se selectează unitatea de disc dorită, se vizualizează fişierele existente pe disc şi – după marcarea lor – acestea se pot salva pe o cale precizată de utilizator. Dacă sunt probleme în FAT, Rescue Data Recovery va încerca localizarea fişierului dorit prin căutarea sectorului care conţine un anumit şir de caractere precizat de utilizator. Sectoarele ce aparţin unui anumit fişier odată găsite vor fi marcate şi salvate într-un mod similar. Programul are implementată şi o funcţie de restaurare a fişierelor şterse cu comenzi DOS – funcţia UNDELETE – însă doar dacă discul nu a fost defragmentat recent sau dacă nu s-au scris pe el volume mari de date. Rescue Data Recovery prezintă un mic dezavantaj şi anume că pentru a recupera datele, avem nevoie de o cunoaştere foarte bine a sistemului de fişiere MS-DOS. Nu necesită instalare, şi poate fi rulat de pe discheta originală. Sectoarele se pot vizualiza numai câte unul şi numai în modul alfanumeric cu caractere grafice disponibile.

103


104

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Capitolul 6. Reţele de calculatoare

CAPITOLUL 6 REŢELE DE CALCULATOARE Obiectivele acestui capitol:  Ce reprezintă teleprelucrarea datelor  Ce este o reţea de calculatoare  Care sunt tipurile de reţele  Ce este o topologie Rolul modemului într-o reţea

6.1. Definiţie, caracteristici În ultimele decenii, caracterizate printr-o explozie informaţională fără precedent în istoria omenirii, o importanţă deosebită au dobândit-o capacitatea şi resursele de comunicaţie de care dispun proiectanţii şi utilizatorii sistemelor informatice, în cadrul cărora un loc important îl ocupă calculatorul electronic. Prelucrarea datelor cu ajutorul calculatoarelor a fost strâns legată, şi totodată metodele utilizate în acest scop, de evoluţia care a avut loc în domeniul IT-ului (Information Technology), şi în special în cel al telecomunicaţiilor şi al evoluţiei extraordinare a componentelor hardware şi software. Calculatoarele sunt utilizate, din ce în ce mai mult, în cele mai diverse domenii ale activităţii umane. În ziua de astăzi nu se poate vorbi despre un domeniu de activitate în care prelucrarea datelor să nu se efectueze cu ajutorul unui calculator. Aceasta deoarece culegerea şi prelucrarea informaţiilor existente, nu s-ar putea executa corect şi în timp optim pentru sistemul căruia i se adresează, fără ajutorul calculatorului. Primele aplicaţii practice, stabile, care au permis teleprelucrarea datelor au fost realizate în urmă cu 48 ani (anii 1957), ajungându-se în prezent la exploatarea unui număr foarte mare calculatoare şi reţele de calculatoare. Despre aceste calculatoare se spunea că sunt instalate, sau lucrează, în medii de teleprelucrare. De aici putem trage concluzia că prin mediu de 105


teleprelucrare se înţelege ansamblul de mijloace hardware şi software care permite prelucrarea la distanţă a informaţiei. Practic orice sistem care comunica cu alte sisteme prin cel puţin o linie de comunicaţie reprezinta un mediu de teleprelucrare. Teleprelucrarea datelor este un procedeu de prelucrare automată a informaţiei a cărui caracteristică principală este utilizarea unui calculator cu performanţe ridicate, denumit generic calculator principal, sau server, de către mai mulţi utilizatori, situaţi în locuri diferite şi la distanţă faţă de calculatorul principal, transmisia informaţiei făcându-se prin sisteme de telecomunicaţie. Reţelele de calculatoare au apărut din necesitatea partajării datelor, şi a resurselor hardware, existente într-o organizaţie, între mai mulţi utilizatori. În fiecare organizaţie existau un număr oarecare de calculatoare, fiecare lucrând independent. Cu timpul aceste calculatoare, pentru a putea fi utilizate într-un mod mai eficient, au fost conectate împreună prin intermediul unor dispozitive, dând astfel naştere la o reţea de calculatoare. O reţea de calculatoare reprezintă un ansamblu de calculatoare interconectate prin intermediul unor medii de comunicaţie, asigurându-se în acest fel utilizarea în comun de către un număr mare de utilizatori a tuturor resurselor fizice (hardware), logice (software şi aplicaţii de bază) şi informaţionale (baze de date) de care dispune ansamblul de calculatoare conectate.[Pilat&al, 1995] De asemenea mai putem spune că printr-o reţea de calculatoare înţelegem o colecţie de calculatoare autonome interconectate între ele. Se spune despre două calculatoare că sunt interconectate dacă sunt capabile să schimbe informaţii între ele. Printre avantajele lucrului într-o reţea de calculatoare amintim:  împărţirea resurselor existente;  creşterea fiabilităţii prin accesul la mai multe echipamente de stocare alternative;  reducerea costurilor prin partajarea datelor şi perifericelor folosite;  scalabilitatea: creşterea performanţelor sistemului prin adăugarea de noi componente hardware;  obţinerea rapidă a datelor;  furnizează un mediu de comunicare etc. O altă noţiune strâns legată de o reţea de calculatoare este lucrul în reţea care reprezintă conceptul de conectare a unor calculatoare care partajează 106


resurse. Deci, resursele utilizate în comun de către o reţea de calculatoare pot fi:  resurse fizice (imprimante, scanner-e etc.);  resurse logice (software şi aplicaţii de bază: orice program: Word, un program de gestiune a stocurilor etc.);  resurse informaţionale (baze de date).

6.2. Tipuri de reţele În funcţie de criteriul de clasificare care se are în vedere există mai multe tipuri de reţele de calculatoare. Criteriile cele mai des utilizate în clasificarea reţelelor sunt:  După tehnologia de transmisie:  reţele cu difuzare (broadcast);  reţele punct-la-punct.  După scara la care operează reţeaua (distanţa):  reţele locale LAN – Local Area Network;  reţele metropolitane MAN – Metropolitan Area Network;  reţele de arie întinsă WAN – Widw Area Network;  Internet-ul.  După topologie:  reţele tip magistrală (bus);  reţele tip stea (star);  reţele tip inel (ring);  reţele combinate.  După tipul sistemului de operare utilizat:  reţele peer-to-peer;  reţele bazate pe server.  După modul de realizare a legăturilor între nodurile reţelei:  reţele cu comutare de circuite;  reţele cu comutare de mesaje;  reţele cu comutare de pachete. În continuare vor fi enumerate principalele caracteristici ale fiecărui tip de reţea. Reţele cu difuzare (broadcast) sunt acele reţele care au un singur canal de comunicaţie care este partajat (accesibil) de toate calculatoarele din reţea. Mesajul (numit pachet) poate fi adresat unui singur calculator, tuturor calculatoarelor din reţea (acest mod de operare se numeşte difuzare) sau 107


la un subset de calculatoare (acest mod de operare se numeşte trimitere multiplă). Această tehnologie de transmisie este caracteristică reţelelor de tip LAN. Reţele punct la punct sunt acele reţele care dispun de numeroase conexiuni între perechi de calculatoare individuale. Pentru a ajunge de la calculatorul sursă la calculatorul destinaţie, un pachet s-ar putea să treacă prin unul sau mai multe calculatoare intermediare. În funcţie de anumiţi parametri, caracteristici etc. sunt posibile trasee multiple, de diferite lungimi etc. În general reţelele mai mici (reţele de tip LAN) utilizează difuzarea pentru transmiterea datelor, în timp ce reţelele mari (Internet-ul) sunt de obicei punct-la-punct. Reţele LAN – Local Area Network – sunt în general reţele private localizate într-o singură cameră, clădire sau într-un campus de cel mult câţiva kilometri. Caracteristicile de bază ale acestor reţele sunt:  mărimea: reţelele LAN au în general dimensiuni mici, iar timpul de transmisie este limitat şi cunoscut dinainte;  tehnologia de transmisie constă dintr-un singur cablu la care sunt conectate toate calculatoarele (de aici vine numele de difuzare);

Fig. 6.1. – Două reţele LAN: magistrală şi inel

108


 topologia: LAN - urile pot utiliza diferite topologii: magistrală, inel, etc. În figura 6.1. sunt reprezentate două astfel de reţele: cu topologie magistrală şi inel;  protocoalele utilizate sunt: transmitere cu jeton (token-passing) sau înţelegerea coliziunii (collision sensing). Reţele MAN – Metropolitan Area Network – reprezintă o extensie a reţelelor LAN şi utilizează în mod normal tehnologii similare cu acestea. Aceste reţele pot fi atât private cât şi publice. O reţea MAN conţine numai un cablu sau două, fără să conţină elemente de comutare care dirijează pachetele pe una dintre cele câteva posibile linii de ieşire. Un aspect important al acestui tip de reţea este prezenţa unui mediu de difuzare la care sunt ataşate toate calculatoarele. Aceste reţele funcţionează, în general, la nivel de oraş. Reţele WAN – Wide Area Network – sunt acele reţele care acoperă o arie geografică întinsă – deseori o ţară sau un continent întreg. Într-o astfel de reţea calculatoarele poartă numele generic de gazde (în literatura de specialitate se mai utilizează şi următorii termeni: host sau sistem final). Gazdele sunt conectate între ele prin intermediul unei subreţele de comunicaţie, numită pe scurt subreţea. Sarcina principală a subreţelei este să transmită mesajele de la o gazdă la altă gazdă. Subreţeaua este formată din:  linii de transmisie, numite circuite, canale sau trunchiuri, care au rolul de a transporta biţii între calculatoare;  elemente de comutare, sunt calculatoare specializate, folosite pentru a conecta două sau mai multe linii de transmisie. Nu există o terminologie standard pentru denumirea acestor elemente de comutare; astfel putem întâlni diferiţi termeni pentru desemnarea acestora ca: noduri de comutare a pachetelor, sisteme intermediare, comutatoare de date. Termenul generic pentru aceste calculatoare de comutare este router. Fiecare calculator este în general conectat (face parte) la un LAN în care există un ruter, prin intermediul căruia se face legătura între două reţele diferite. Reţeaua conţine numeroase cabluri sau linii telefonice, fiecare din ele legând două ruter-e. Dacă două ruter-e, care nu sunt legate între ele, doresc să comunice, atunci ele sunt nevoite să apeleze la un ruter intermediar. Subreţeaua este de tip punct-la-punct (se mai utilizează şi următorii termeni: subreţea memorează-şi-retransmite sau subreţea cu comutare de 109


pachete), deoarece principiul de funcţionare este următorul: când un pachet este transmis de la un ruter la altul prin intermediul unui alt ruter, acesta este reţinut acolo până când linia cerută devine disponibilă şi numai după aceasta este transmis mai departe. Analizând figura 6.2. putem spune că subreţeaua se referă la colecţia de ruter-e şi linii de comunicaţie aflate în proprietatea operatorului de reţea. De exemplu, sistemul telefonic constă din centrale telefonice de comutare, care sunt conectate între ele prin linii de mare viteză şi sunt legate la domiciliile abonaţilor şi birouri prin linii de viteză scăzută. Aceste linii şi echipamente, deţinute şi întreţinute de către compania telefonică, formează subreţeaua sistemului telefonic. Telefoanele propriu-zise (în reţea gazde, sau sisteme) nu sunt o parte a subreţelei.

Fig. 6.2. – Alcătuirea unei subreţele Combinaţia dintre o subreţea şi gazdele sale formează o reţea. În cazul unui LAN, reţeaua este formată din cabluri şi calculatoare; aici nu există cu adevărat o subreţea. O problemă importantă în proiectarea unei reţele WAN este alegerea topologiei şi anume modul de interconectare a ruter-elor. O inter-reţea se formează atunci când se conectează între ele reţele diferite. De exemplu legarea unui LAN şi a unui WAN, sau legarea a două LAN-uri formează o inter-reţea. Internet-ul este cea mai mare reţea de calculatoare la nivel mondial, fiind denumită şi reţeaua reţelelor, şi poate fi definită ca fiind un imens domeniu care conţine milioane şi milioane de informaţii. Toate aceste informaţii sunt plasate pe pagini Web, care sunt stocate pe server-ele diferitelor reţele. 110


La instalarea şi configurarea unei reţele, problema principală care se pune este alegerea topologiei optime şi a componentelor adecvate pentru realizarea ei. Când se proiectează topologia unei reţele, alegerea ei va fi determinată de mărimea, arhitectura, costul, şi administrarea reţelei. Prin topologie se înţelege dispunerea fizică în teren a calculatoarelor, cablurilor, switch-urilor, ruter-elor, şi altor componente ale unei reţele, deci se referă la configuraţia spaţială a reţelei, la modul de interconectare şi ordinea existentă între componentele reţelei. Acest termen se poate referi şi la sublinierea arhitecturii de reţea, precum Ethernet sau Token Ring. Cuvântul „topologie” vine de la „topos”, care în limba greacă înseamnă „loc”. Notă Termenul de „topologie” se poate referi fie la o topologie fizică a reţelei, care este actualul nivel fizic sau tipul cablării, sau la propria topologie logică, care reprezintă calea pe care semnalele sunt transmise de-a lungul reţelei. Această diferenţă este cel mai mult evidenţiată în reţelele Token Ring, în care cablarea este aranjată fizic într-o stea, dar al cărui semnal este transmis într-un cerc de la un calculator la următorul calculator. Termenul „topologie” fără altă descriere este utilizat cu înţelesul de nivel fizic. Din punct de vedere topologic, o reţea de calculatoare este descrisă ca un graf format dintr-o serie de noduri (calculatoarele) interconectate între ele prin arce (cablurile). Atunci când se alege topologia unei reţele un criteriu foarte important care se are în vedere este cel al performanţei reţelei. De asemenea, topologia unei reţele implică o serie de condiţii: tipul cablului utilizat (coaxial, torsadat, fibră optică), traseul cablului etc. Topologia unei reţele poate determina şi modul de comunicare a calculatoarelor în reţea. Topologii diferite implică metode de comunicaţie diferite, iar toate aceste aspecte au o mare influenţă în reţea. În domeniul reţelelor locale sunt posibile mai multe topologii, dar topologiile de bază existente sunt:  magistrală: calculatoarele sunt conectate în mod linear. Un exemplu de astfel de topologie este forma 10Base2 a Ethernet-ului;  inel: calculatoarele sunt conectate într-un inel. Exemple: FDDI (Fiber Distributed Data Interface) (inel fizic şi logic), şi Token Ring (inel logic şi stea fizică); 111


 stea: calculatoarele sunt conectate la un singur concentrator care este un hub (Ethernet) sau un MAU (Multistation Access Unit) (topologia fizică Token Ring);  arborescentă: există mai multe topologii de tip stea conectate împreună într-o topologie magistrală;  plasă: calculatoarele sunt conectate într-un model complex. Această topologie este în mod normal utilizată numai în reţele de arie întinsă (WAN-uri) în care reţele diferite sunt conectate utilizând ruter-e. Topologia magistrală (bus sau liniară) – este cea mai simplă şi mai uzuală metodă de conectare a calculatoarelor în reţea. Fiecare calculator este legat la un cablu coaxial comun. Acesta este închis la cele două capete cu rezistenţe numite terminatori. Toate calculatoarele conectate au drepturi egale în ceea ce priveşte accesul la reţea şi pot comunica între ele după dorinţă, fără ca un calculator principal să reglementeze fluxul de date între calculatoarele din reţea. În această topologie pachetele de date sunt transmise simultan tuturor calculatoarelor interconectate, dar pachetul este preluat şi interpretat doar de calculatorul căruia îi este adresat; circulaţia pachetelor se face în ambele sensuri, fiecare calculator putând să transmită şi să recepţioneze. Cea mai cunoscută topologie magistrală este Ethernet. Printre cele mai importante caracteristici ale acestui tip de topologie amintim:  constă dintr-un singur cablu, numit trunchi care conectează toate calculatoarele din reţea pe o singură linie;  comunicaţia pe magistrală presupune înţelegerea următoarelor concepte:  transmisia semnalului: la un moment dat numai un singur calculator poate transmite mesaje;  reflectarea semnalului;  terminatorul, utilizat pentru a opri reflectarea semnalului;  este o topologie pasivă, adică calculatoarele nu acţionează pentru transmiterea datelor de la un calculator la altul;  dacă un calculator se defectează, el nu afectează restul reţelei, cu condiţia ca placa de reţea a calculatorului respectiv să nu fie defectă;

112


Fig. 6.3. – Topologia magistrală  cablul din această topologie poate fi prelungit prin una din următoarele metode:  o componentă numită conector tubular (BNC);  prin intermediul unui dispozitiv numit repetor. Lungimea maximă a cablului utilizat pentru această topologie este de 185 m; dacă lungimea cablului depăşeşte această valoare, putem utiliza acest dispozitiv, care mai are şi rolul unui amplificator (amplifică semnalul înainte de a-l transmite mai departe în reţea);  reprezintă o conexiune multipunct - informaţiile emise de un calculator sunt recepţionate de toate celelalte calculatoare aflate în reţea;  prezintă facilităţi de reconfigurare (toate calculatoarele conectate au drepturi egale);  costul redus al suportului şi al dispozitivelor de cuplare. Cele mai cunoscute topologii magistrală, care au fost utilizate în urmă cu câţiva ani sunt: 10Base-2 (ThinNet) şi 10Base-5 (ThickNet).

Fig. 6.4. – Prelungirea unei reţele prin intermediul unui repetor Topologia stea (star) atunci când se utilizează această topologie toate calculatoarele sunt conectate la un nod central care joacă un rol particular în funcţionarea reţelei. Orice comunicaţie între două calculatoare se va face prin intermediul nodului central, care se comportă ca un comutator faţă de ansamblul reţelei. Printre caracteristicile mai importante ale acestei topologii amintim:  calculatoarele sunt conectate prin segmente de cablu (se utilizează în mod normal cablu de tip UTP (Unshielded Twisted Pair) la o componentă centrală numită concentrator (HUB – Host Unit Broadcast sau Switch); 113


 calculatoarele nu pot comunica direct între ele ci numai prin intermediul concentratorului;  aceste reţele oferă resurse şi administraţie centralizate;  reţelele mari necesită o lungime de cablu mare;  dacă nodul central (hub-ul) se defectează, întreaga reţea devine inoperabilă (cade întreaga reţea);  dacă un calculator sau cablul care îl conectează la hub se defectează, numai calculatorul respectiv este în imposibilitatea de a transmite sau recepţiona date în reţea;  poate utiliza în mare parte cablajul telefonic vechi existent într-o societate;  transferul informaţiei se face punct la punct dar, cu ultimele tipuri de comutatoare, este posibil şi un transfer multipunct. Topologia inel (ring) într-o astfel de configuraţie toate calculatoarele sunt legate succesiv între ele, două câte două, ultimul calculator fiind conectat cu primul. Cea mai cunoscută topologie inel este Token Ring de la IBM. În cadrul acestei topologii fiecare calculator recepţionează datele de la predecesorul său, le verifică şi le transmite amplificat către calculatorul următor. Pentru a implementa reţea cu o astfel de topologie se utilizează tehnologii precum: FDDI, SONET sau Token Ring.

Fig. 6.5. – Topologia stea Dintre caracteristicile mai importante ale acestei topologii enumerăm:  conectează calculatoarele printr-un cablul în formă de buclă (nu există capete libere);  este o topologie activă – este acea topologie în care calculatoarele regenerează semnalul şi transferă datele în reţea, fiecare calculator funcţionează ca un repetor, amplificând semnalul şi transmiţându-l mai departe, iar dacă îi este destinat îl copiază;  mesajul (numit jeton) transmis de către calculatorul sursă este retras din buclă de către acelaşi calculator atunci când îi va reveni după parcurgerea buclei;

114


Fig. 6.6. – Topologia inel  defectarea unui calculator afectează întreaga reţea;  transmiterea datelor se face prin metoda jetonului (token passing). Topologia arborescentă (magistrală-stea): reţelele care utilizează acest tip de topologie au în structura lor mai multe reţele cu topologie stea, conectate între ele prin intermediul unor trunchiuri liniare de tip magistrală. Această topologie este mai uşor de extins decât o topologie magistrală (care este limitată la un număr mic de calculatoare) sau stea (limitată de numărul de porturi ale concentratorului). Dacă un calculator se defectează, acest lucru nu va afecta buna funcţionare a reţelei, dar dacă se defectează un concentrator (hub), toate calculatoarele conectate la el vor fi incapabile să mai comunice cu restul reţelei (figura 6.7.).

Fig. 6.7. – Topologia arborescentă magistrală – stea Topologia inel-stea (ierarhică stea): este asemănătoare topologiei magistrală – stea. Deosebirea constă în modul de conectare a concentratoarelor: în topologia magistrală - stea ele sunt conectate prin trunchiuri lineare de magistrală, iar în topologia inel – stea sunt conectate printr-un concentrator principal (figura 6.8.).

115


Fig. 6.8. – Topologia inel-stea Reţelele peer-to-peer (de la egal la egal) sunt acele reţele în care partajarea resurselor nu este făcută de către un singur calculator; toate calculatoarele existente în reţea au acces la toate resursele reţelei. Printre caracteristicile întrunite de aceste reţele amintim:  numărul maxim de calculatoare care pot fi conectate la un singur grup de lucru (workgroup) este de 10;  acest tip de reţea implică costuri mici, şi de aceea sunt des utilizate de către firmele mici;  se utilizează atunci când zona este restrânsă, securitatea datelor nu este o problemă, organizaţia nu are o creştere în viitorul apropiat;  toate calculatoarele sunt egale între ele; fiecare calculator din reţea este şi client şi server, neexistând un administrator responsabil pentru întreaga reţea. Reţele bazate pe server sunt acele reţele care au în componenţa lor un server specializat: de fişiere; de tipărire; de aplicaţii; de poştă; de fax; de comunicaţii. Printre avantajele reţelelor bazate pe server amintim: partajarea resurselor; securitate; salvarea de siguranţă a datelor; redundanţă; număr de utilizatori. Într-o reţea combinată există două tipuri de sisteme de operare pentru a oferi ceea ce mulţi utilizatori consideră a fi o reţea completă. Din cele descrise până acum reiese faptul că toate reţelele au anumite componente, funcţii şi caracteristici comune, precum:  server-ele sunt acele calculatoare care oferă resurse partajate pentru toţi utilizatorii reţelei;  clienţi sunt acele calculatoare care accesează resursele partajate în reţea de un server;  mediu de comunicaţie, reprezintă modul în care sunt conectate calculatoarele în reţea (tipul cablului utilizat, a modemului);  date partajate, reprezintă fişierele puse la dispoziţie de serverele de reţea;  resurse: fişiere, imprimante şi alte componente care pot fi folosite de utilizatorii reţelei. Alţi termeni frecvent utilizaţi sunt:

116


 subreţea, termenul este potrivit în contextul unei reţele larg răspândite geografic, şi se referă la colecţia de ruter-e şi linii de comunicaţie aflate în proprietatea operatorului de reţea;  reţea, reprezintă combinaţia dintre o subreţea şi gazdele sale (host uri). În cazul unui LAN, reţeaua este formată din cablu şi gazde;  inter-reţea (internetwork), ea se formează atunci când se conectează între ele reţele de tipuri diferite. Legarea unui LAN şi a unui WAN, sau legarea a două LAN - uri formează o inter - reţea.

6.3. Echipamente de transmisie la distanţă. Modemul. Atunci când un calculator doreşte să transmită informaţii pe o linie telefonică, acestea trebuie să fie în prealabil convertite din semnale binare în semnale analogice, apoi la capătul unde are loc recepţia din semnale analogice în semnale digitale. Pe liniile telefonice semnalele au o variaţie continuă, iar semnalele ce materializează codurile binare au o variaţie discretă. Echipamentul care realizează aceste transformări se numeşte modem (modulator/demodulator) – echipamentul care acceptă un şir serial de biţi la intrare şi produce un semnal modulat la ieşire (sau vice-versa). Acesta este un periferic inserat între interfaţa serială a calculatorului (semnale digitale cu o variaţie discretă) şi linia telefonică publică (semnale analogice cu o variaţie continuă). Pentru liniile închiriate este posibilă utilizarea semnalului digital de la un capăt la altul, dar acestea sunt foarte scumpe şi sunt utilizate numai pentru a construi reţele private în interiorul unei firme.

Fig. 6.9. – Modul de interpunere a modem-urilor Deci un modem este un dispozitiv care converteşte datele din semnale digitale (acceptă un şir serial de biţi la intrare), utilizate în interiorul calculatorului, în semnale analogice care pot fi transmise prin liniile de telefon, şi invers, din semnale analogice în semnale digitale.

117


Modulaţia reprezintă procedeul ce realizează transformarea semnalului modulator (discret) care reprezintă mesajul de transmis într-un semnal modulat (continuu), transformarea se bazează pe modificarea unui semnal purtător (sinusoidal), la care unul din parametrii caracteristici este modificat în concordanţă cu valoarea semnalului modulator. Demodulaţia este procedeul de extragere, la recepţie, a semnalului modulator (a mesajului) din semnalul modulat recepţionat. Modularea pe partea emiţătorului şi demodularea pe partea celui care recepţionează trebuie să se realizeze în acelaşi mod, deci este necesară o standardizare. Toate modemurile existente în prezent pe piaţă şi destinate PC-urilor respectă recomandările CCITT (Comité Consultatif International Télégrafique et Téléphonique), o organizaţie internaţională cu sediul la Geneva, responsabilă cu stabilirea normelor în acest domeniu. Pe lângă viteza de transfer şi forma codificării, normele reglementează şi controlul erorilor şi al compresiei datelor. Sunt utilizate tehnologiile de 57600 bps de la USRobotisc şi Rockwell.

6.4. Protocol, stivă de protocoale Am văzut că o reţea de calculatoare este alcătuită dintr-un ansamblu de mijloace de transmisie şi de sisteme de calcul, care realizează atât funcţii de transport a informaţiei cât şi funcţii de prelucrare a acesteia. Dar fiecare calculator prezintă un mod specific de stocare a informaţiei şi de interfaţare cu exteriorul. Astfel, o reţea de calculatoare care interconectează diferite calculatoare poate funcţiona în bune condiţii numai dacă există o convenţie care stabileşte modul în care se transmite şi se interpretează informaţia. Astfel, ea trebuie să respecte nişte standarde, numite protocoale, care sunt nişte modele ce arată modul de rezolvare a problemelor ce pot apare la interconectarea calculatoarelor. Pentru a înţelege mai bine, ceea ce reprezintă un protocol, vom prezenta în continuare celebrul exemplu al lui Andrew Tanenbaum de comunicare între doi filozofi (figura 6.10). Doi filozofi, unul din India şi altul din România, doresc să facă schimb de idei. Din păcate, sunt departe unul de celălalt şi nici nu cunosc o limbă 118


comună prin care să comunice, primul vorbind limba urdu iar al doilea limba româna. Deoarece sunt departe unul de altul, ei trebuie să comunice folosind un suport de comunicaţie. Pentru a se înţelege între ei, fiecare filozof angajează câte un translator care să cunoască ambele limbi, care la rândul lor angajează câte o secretară care se va ocupa cu transmiterea efectivă a mesajului. După cum se vede din figură, filozoful 1 trimite translatorului său mesajul pe care doreşte să-l primească filozoful 2. Acesta îl traduce şi îl înmânează secretarei care îl transmite mai departe prin fax, poştă electronică sau cu telefonul secretarei 2.

Fig. 6.10. – Un mod de comunicare între doi filozofi Se evidenţiază astfel două tipuri de relaţii între cele 6 persoane participante la comunicaţie. Pe de o parte, sunt relaţii între partenerii cu aceleaşi sarcini din cele două ţări (filozof 1 – filozof 2; translator 1 – translator 2; secretar 1 – secretar 2), iar pe de altă parte sunt relaţii între membrii din aceeaşi ţară care participă la comunicaţie (filozof – translator; translator – secretar). Fiecare dintre aceste relaţii funcţionează după reguli mutual acceptate de către parteneri. Cei doi filozofi acceptă o serie de reguli de prezentare a conceptelor filozofice impuse de literatura filozofică mondială; cei doi traducători respectă şi ei o serie de reguli de comunicare, iar cele două secretare stabilesc de comun acord modul de transmitere a informaţiilor. În relaţia dintre filozof şi translator din acelaşi sistem se stabilesc o serie de reguli de comunicare, care au în esenţă trei aspecte:  modalitatea prin care filozoful furnizează textul de tradus şi transmis;  forma în care translatorul îi va furniza filozofului răspunsurile de la filozoful partener;  deciziile care se vor lua în unele situaţii excepţionale. 119


La fel, în relaţia translator şi secretară se stabileşte modul în care aceştia îşi transmit unuia altuia sarcinile de executat şi rezultatele acestora, precum şi cum vor fi tratate situaţiile excepţionale:  retransmiterea unora dintre mesajele care nu au putut fi transmise la un moment dat;  transmiterea unor mesaje urgente etc. De reţinut, că regulile de comunicare sunt independente de conţinuturile mesajelor. Pe baza acestui exemplu, se poate acum defini termenii utilizaţi în transmiterea informaţiilor într-o reţea de calculatoare. Prin protocol se înţelege un set de reguli şi convenţii ce se stabilesc între participanţii (de exemplu, filozof 1 – filozof 2) la o comunicaţie în vederea asigurării bunei desfăşurări a comunicaţiei respective; sau protocolul este o înţelegere între părţile care comunică asupra modului de realizare a comunicării. Protocoalele pot fi: rutabile: sunt acel protocoale care acceptă comunicaţii LAN – LAN pe mai multe căi; nerutabile. În cadrul aceluiaşi grup am întâlnit trei participanţi (filozoful, translatorul şi secretara). Apare astfel conceptul de nivel (sau strat) al cărui scop este de a oferi anumite servicii nivelurilor superioare. Numărul, numele, conţinutul şi funcţia fiecărui nivel variază de la o reţea la alta. Fiecare nivel va executa un anumit număr de funcţii clar definite. Din exemplul anterior, am văzut că pentru a realiza comunicaţia sunt necesare mai multe reguli (protocoale) care se stabilesc între membrii de pe acelaşi nivel şi între membrii din cadrul aceluiaşi grup (servicii). Putem spune că o comunicaţie este caracterizată prin mai multe protocoale. Acest concept se numeşte familie de protocoale (stivă) şi reprezintă o listă de protocoale utilizate de către un anumit sistem, câte un protocol pentru fiecare nivel. De asemenea, în cadrul unui aceluiaşi grup (filozof – translator – secretar) între participanţii la comunicaţie schimbul de informaţii se face pe baza unor alte convenţii, numite servicii. Prin serviciu se înţelege un set de primitive (operaţii) pe care un nivel le furnizează nivelului superior (de deasupra sa). De menţionat că serviciul şi protocolul sunt noţiuni distincte. Un serviciu defineşte ce operaţii este pregătit nivelul să îndeplinească pentru utilizatorii săi, dar nu spune nimic despre cum sunt implementate 120


aceste operaţii. Un protocol este un set de reguli care guvernează modul de implementare al serviciului. Între două niveluri adiacente va exista câte o interfaţă. Interfaţa defineşte ce operaţii şi servicii primare oferă nivelul de jos (inferior) nivelului de sus (superior). În realitate, datele nu sunt transferate direct de pe nivelul n al unui sistem pe nivelul n al altui sistem. Fiecare nivel transferă datele şi informaţiile de control nivelului imediat inferior, până când se ajunge la nivelul cel mai de jos, sub care se află mediul fizic prin care se produce comunicarea efectivă. În general participanţii la comunicaţie se numesc entităţi. Entitatea reprezintă elementul activ din fiecare nivel; ea poate fi o entitate software (un proces) sau o entitate hardware (un cip de I/O). Entităţile de pe un nivel n furnizează (implementează) un serviciu utilizat de către nivelul n+1. Nivelul n se numeşte furnizor de servicii, iar nivelul n+1 se numeşte utilizator de servicii. Un alt concept este cel de arhitectură de reţea, prin care se înţelege o mulţime de niveluri şi de protocoale. Majoritatea reţelelor de calculatoare sunt alcătuite din diferite componente hardware şi software, care în marea lor majoritate provin de la diferiţi producători. Din acest motiv s-a impus necesitatea existenţei unor standarde care să permită utilizarea acestor componente diferite. Aceste standarde sunt de fapt specificaţii pe care producătorii trebuie să le respecte pentru ca produsele lor să fie compatibile cu cele ale altor producători.


1. Prin teleprelucrarea datelor se înţelege prelucrarea automată a informaţiei de către: a. mai mulţi utilizatori, situaţi în locuri diferite şi la distanţă faţă de calculatorul principal, transmisia informaţiei făcându-se prin sisteme de telecomunicaţie;

121


b. un grup restrâns de utilizatori, transmisia informaţiei făcându-se prin sisteme de telecomunicaţie. 2. Funcţiile teleprelucrării sunt: a. prelucrarea şi transmisia informaţiei la distanţă; b. colectarea şi controlul informaţiilor transmise; c. introducerea şi transmisia informaţiilor. 3. Noţiunea de lucru în reţea reprezintă conceptul de conectare a unor calculatoare care partajează: a. resurse; b. aplicaţii şi periferice; c. baze de date şi resurse hardware. 4. Criteriile după care se clasifică o reţea sunt: a. tehnologia de transmisie, distanţă, topologie, sistemul de operare; b. distanţă, generaţia de calculatoare, topologie, sistemul de operare utilizat; c. topologie, sistemul de operare utilizat. 5. Reţelele punct la punct sunt acele reţele care: a. dispun de numeroase conexiuni între perechi de calculatoare individuale; b. dispun de o singură conexiune între perechi de calculatoare individuale; c. se întind pe o distanţă mare; d. se întind pe o distanţă mică. 6. O arhitectură de reţea este alcătuită din: a mai multe niveluri şi protocoale; b mai multe straturi şi o singură familie de protocoale; c un singur nivel şi o stivă de protocoale. 7. Noţiunea de interfaţă se referă la: a operaţiile care le oferă nivelul inferior celui superior; b serviciile primitive pe care le oferă nivelul inferior celui superior; c serviciile pe care le oferă nivelul inferior celui superior. 8. Între un protocol şi un serviciu există următoarea legătură: a noţiunea de protocol este identică cu cea de serviciu; b protocolul prin regulile pe care le stabileşte, guvernează modul de implementare a unui serviciu; c serviciul arată ce protocol este utilizat în cadrul unui nivel.

122


123

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Capitolul 7. Reţeaua Internet. Servicii Internet

CAPITOLUL 7 REŢEAUA INTERNET. SERVICII INTERNET Obiectivele acestui capitol:  Internet-ul, extranet, intranet  Tipuri de adrese utilizate în Internet  Modalităţile de conectare la Internet  Servicii Internet

7.1. Ce este Internet-ul şi cum a apărut ? Anii de apariţie ai Internet – ului trebuie căutaţi la mijlocul anilor 1960, când în cadrul Departamentului de Apărare al SUA, DoD (Departament of Defense), s-a hotărât crearea unei reţele de comandă şi control care să poată supravieţui unui război nuclear. Pentru a rezolva această problemă DoD s-a orientat către agenţia sa de cercetare ARPA (Advanced Research Projects Agency – Agenţia de Cercetare pentru proiecte Avansate). ARPA a fost creată la iniţiativa preşedintelui american Eisenhower în anul 1957, ca răspuns la lansarea de către Uniunea Sovietică a primului satelit artificial al pământului (Sputnik) şi avea misiunea de a dezvolta o tehnologie care putea fi utilă scopurilor militare (scopul principal a fost acela de a studia comutarea de pachete, o idee radicală pentru acea vreme, pentru a putea utiliza o reţea de calculatoare în eventualitatea izbucnirii unui război nuclear). Primul succes al agenţiei nu a ţinut de calculatoare, ci de programul spaţial american, cercetătorii americani reuşind într-un timp record – numai 18 luni – să conceapă primul satelit american funcţional. Mai târziu în sfera de activitate a acestei agenţii au intrat şi domeniile legate de calculatoare şi reţele. Astfel o parte din primele fonduri au mers către universităţi în vederea studierii comutării de pachete. Mai târziu ARPA a fost denumită DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). DARPA era alcătuită dintr-o mulţime de reţele, care utilizau acelaşi ansamblu de protocoale cu scopul de a oferi o interfaţă unică utilizatorilor săi. Software-ul de reţea, care cuprinde în mare parte protocoalele TCP/IP, este disponibil pe o multitudine de calculatoare 124


eterogene din punct de vedere hardware, şi care utilizează diferite sisteme de operare. Cel care s-a gândit la facilităţile pe care le reprezintă existenţa unei reţele de calculatoare a fost J.C.R. Licklider, şef al Biroului pentru Tehnici de Procesare a Informaţiei din cadrul ARPA. Astfel el a prezentat pe parcursul anului 1962, într-o serie de referate, conceptul său de “reţea galactică”, prin care el înţelegea un număr de calculatoare conectate între ele astfel încât oricine să poată avea acces la date şi programe din orice loc, concept care corespunde Internet-ului aşa cum îl cunoaştem noi astăzi. Dar primii paşi concreţi în această direcţie, şi despre care se poate spune că a semnat certificatul de naştere al Internet-ului, au fost făcuţi de Leonard Kleinrock, profesor la MIT (Massachusetts Institute of Technology), şi apoi la UCLA (Universitatea California din Los Angeles). În anul 1964 a publicat o carte despre teoria schimbării pachetelor de date. Astfel în 1966 experienţele de la MIT au utilizat drept bază două calculatoare conectate printr-o legătură pentru date; ele au condus la propunerile referitoare la o reţea de legături pentru date conectând mai multe dintre centrele în care se executau proiecte finanţate de către ARPA. Reţeaua ARPA a fost concepută de către L.G. Roberts în 1965; ea se baza iniţial pe utilizarea legăturilor pentru date de 2,4 Kbps; studii ulterioare, încurajate de către cercetările teoretice, au fost efectuate în Marea Britanie de către National Physical Laboratory. Reţeaua care a luat naştere s-a numit ARPANET, şi era o reţea militară. Această reţea a fost destinată, de la bun început, conectării unui număr relativ ridicat de sisteme avansate pentru prelucrarea datelor. Iniţial , reţeaua ARPA era compusă din două părţi: o reţea de sisteme pentru prelucrarea datelor, numite HOST şi o subreţea de comunicaţii conţinând calculatoare de noduri pentru comutarea pachetelor, cunoscute sub numele de IMP (Interface Message Processors – procesoare ale mesajelor de interfaţă). Inaugurarea nucleului iniţial al reţelei de calculatoare ARPANET, precursoarea Internet-ului, a avut loc la sfârşitul anului 1969, în patru campusuri universitare: Los Angeles, Stanford, Santa Barbara şi Salt Lake City, şi avea 4 noduri. Primul nod a fost instalat în toamna anului 1969 (2 septembrie 1969) în laboratorul lui Kleinrock, din cadrul UCLA. Prima conectare s-a realizat între nodurile Stanford şi Los Angeles, fiind soldat cu un semieşec. Apoi pe parcursul anilor reţeaua s-a extins prin ataşarea de noi noduri. Astfel în 1971 avea 15 noduri, iar în 1972 avea 37 de noduri. Mai târziu ARPA a finanţat cercetări în domeniul reţelelor de sateliţi şi reţelelor mobile radio cu pachete.

125


În octombrie 1972, cu ocazia Conferinţei Internaţionale despre Comunicarea Computerelor, a avut loc prima demonstraţie publică pentru ARPANET la Washington DC. Cuprinzând o serie de aplicaţii, demonstraţia a reuşit să uimească şi să entuziasmeze asistenţa, cu deosebire datorită seriilor de aplicaţii rulând la distanţă. Anul 1972 este anul în care apare prima aplicaţie utilă, şi anume transmiterea primului mesaj prin poştă electronică. Primul software pentru trimiterea şi citirea mesajelor de e-mail a fost scris de Ray Tomlinson. Tot în acest an Robert Metcalfe (de la Xerox) a prezentat o nouă tehnologie de transfer, pe care el a numit-o Ethernet. Urmează o perioadă de perfecţionări şi îmbunătăţiri continue, atât pe partea tehnicii şi tehnologiei de calcul, cât şi pe cea a reţelelor de calculatoare. În anul 1973 sunt realizate primele extensii internaţionale ele reţelei ARPANET prin conectarea la England’s University College din Londra şi Norway’s Royal Radar Establishment. Dintre evenimentele care au avut o importanţă în evoluţia tehnologiei informaţiei enumerăm: în anul 1975 este creat primul calculator personal, numit ALTAIR, şi ia fiinţă compania Microsoft; în anul 1978 Intel lansează microprocesorul 8086, iar Apple introduce unitatea de floppy disk. În anul 1980 ARPANET asigura conexiuni între mai mult de 400 de calculatoare din centre universitate, militare, sau guvernamentale. Pe la mijlocul anilor 1980, lumea a început să vadă colecţia de reţele ca fiind un Internet (Interconnection of networks). Ar trebui amintit că începând din anul 1981 în componenţa calculatoarelor se utilizează primele modemuri. În anul 1982 numărul calculatoarelor conectate la ARPANET a depăşit cifra de 1000. Standardul original al comunicaţiei pentru ARPANET a fost la început protocolul NCP (Network Control Protocol), care în anul 1982 a fost înlocuit de TCP/IP. Acest protocol a fost definitivat în 1970, de către S. Crocker, în fruntea unui colectiv intitulat NWG (Network Working Group). Încă din 1977 existau alte reţele, decât ARPANET, care utilizau TCP/IP-ul pentru a se conecta la reţeaua ARPANET. După ce la 1 ianuarie 1983, TCP/IP a devenit unicul protocol oficial al reţelelor, numărul reţelelor, calculatoarelor şi utilizatorilor conectaţi la 126


ARPANET a crescut rapid. Încet, încet acestora li s-a alăturat alte reţele regionale şi s-au realizat legături cu reţele din Canada, Europa şi Pacific. Tot în acest an, 1983, ARPA a încredinţat administrarea reţelei Agenţiei de Comunicaţii a Apărării (DCA – Defense Communication Agency), pentru a o folosi ca reţea operaţională, aceasta izolând porţiunea militară într-o subreţea separată, MILNET şi porţiunea civilă, ARPANET. În anul 1984 NSF (U.S. National Science Foundation – Fundaţia Naţională de Ştiinţe din SUA), a hotărât să construiască prima coloană vertebrală (backbone) care conecta centrele sale de supercalculatoare din şase oraşe: San Diego, Boulder, Champaign, Pittsburgh, Ithaca şi Princeton. NFS a finanţat, de asemenea, un număr de reţele regionale (aproximativ 20) care s-au conectat la coloana vertebrală, permiţând astfel utilizatorilor din diferite universităţi, laboratoare de cercetare, etc. să acceseze oricare din supercalculatoare şi să comunice între ei. Această reţea completă care includea coloana vertebrală şi reţelele regionale, a fost numită NSFNET. Astfel, în anul 1987 numărul de calculatoare conectate depăşea cifra de 10.000, iar în 1989 de 100.000. În anul 1989, când deja existau 100.000 de calculatoare gazdă (host), s-a renunţat şi la ARPANET, calculatoarele reţelei fiind subordonate celor din NFS. În 1990 ARPANET-ul era deja depăşit de reţele mai moderne cărora le dăduse naştere el însuşi, astfel că el a fost închis şi demontat. În acelaşi an reţelei NSFNET i s-a adăugat a doua coloană vertebrală. NSF a realizat că guvernul nu poate finanţa interconectările la nesfârşit şi a încurajat MERIT, MCI şi IBM să formeze o corporaţie nonprofit, ANS (Advanced Networks and Services) – Reţele şi Servicii Avansate. Aceasta a preluat NSFNET şi a format o nouă reţea ANSNET. Internet-ul este o reţea descentralizată şi are propriile sale mecanisme de standardizare, neexistând un organism fix care să fixeze regulile de comunicaţie. Există totuşi o serie de organizaţii, care funcţionează pe bază de voluntariat şi care asigură buna funcţionare a acestei reţele. Astfel, autoritatea supremă care dirijează evoluţia Internet-ului este o organizaţie numită ISOC (Internet SOCiety – Societatea Internet), înfiinţată în ianuarie 1992, cu scopul de a promova utilizarea Internet-ului şi de a prelua administrarea sa. În cadrul acestei organizaţii o parte din membrii săi sunt reuniţi într-un consiliu, numit IAB (Internet Advisory Board – Consiliul pentru structura Arhitecturii Internet), şi care are responsabilitatea tehnică a evoluţiei reţelei (hotărăşte modul în care va funcţiona reţeaua) şi defineşte standardele Web. Membrii acestui consiliu au întâlniri regulate în care sunt 127


acceptate noi standarde, alocă adresele şi păstrează o listă a numelor care trebuie să rămână unice. Comunicările sunt puse la dispoziţie printr-o serie de rapoarte tehnice, numite RFC-uri (Request For Comments – Cereri de Comentarii), care sunt memorate on-line şi pot fi citite de oricine este interesat de ele; astfel RFC 1540, intitulat Internet Official Protocol Standards, detaliază lista tuturor RFC–urilor existente la un moment dat. Consiliul IAB este format din patru grupuri principale, şi anume: IRTF (Internet Research Task Force – Departamentul de Cercetare Internet), care are rolul de a rezolva problemele pe termen lung, IETF (Internet Engineering Task Force – Departamentul de Inginerie Internet), care are sarcina de a rezolva problemele pe termen scurt, IESG (Internet Engineering Steering Group) şi IRSG (Internet Research Steering Group). Aceste grupuri sunt responsabile cu evaluarea şi testarea proiectelor standardelor şi a standardelor propuse, pentru a determina dacă o propunere merită să devină un standard Internet. Internet-ul a avut în evoluţia sa o creştere exponenţială: astfel în anul 1990 al cuprindea 3.000 de reţele şi peste 20.000 de reţele de calculatoare din 150 de ţări, în anul 1992 a fost ataşată gazda cu numărul 1.000.000. În 1995 existau mai multe coloane vertebrale, sute de reţele de nivel mediu (regionale), zeci de mii de reţele LAN, milioane de gazde şi zeci de mii de utilizatori. Mărimea Internet-ului se dublează aproximativ în fiecare an. Sintetizând cele spuse până acum putem spune că Internet-ul este o reţea globală compusă din mii de reţele mai mici de calculatoare şi milioane de calculatoare comerciale, educaţionale, guvernamentale şi personale, toate legate între ele prin intermediul protocolului standard TCP/IP. Internet-ul poate fi privit ca un oraş electronic cu biblioteci, birouri de afaceri, galerii de artă, magazine şi multe altele, toate virtuale, fiind baza de comunicaţie (arhitectura) utilizată pentru programarea în Web. Din punct de vedere sistemic, Internet-ul este un sistem distribuit client/server. Într-o reţea utilizatorii trebuie să se conecteze explicit la un anumit calculator, să comande explicit execuţia proceselor la distanţă, să transfere explicit fişierele. Într-un sistem distribuit, care este deseori confundat cu o reţea de calculatoare, lucrurile stau puţin altfel: astfel, existenţa mai multor calculatoare autonome este transparentă pentru utilizatori; într-un astfel de sistem nimic nu se face în mod explicit, totul este realizat autonom de către 128


sistem, fără cunoştinţa utilizatorilor. Un sistem distribuit este un sistem de programe construit peste o reţea, sistem care asigură reţelei un grad mare de coeziune şi transparenţă. De aceea, diferenţa majoră între o reţea şi un sistem distribuit nu apare la nivel de echipamente, ci la nivel de programe (la nivelul sistemului de operare, în special). Ce înseamnă de fapt să fii pe Internet ? Tanenbaum spune: „… o maşină este pe Internet dacă foloseşte stiva de protocoale TCP/IP, are o adresă IP şi are posibilitatea de a trimite pachete IP către toate celelalte maşini din Internet. Simpla posibilitate de a trimite şi primi poştă electronică nu este suficientă, deoarece poşta electronică este redirectată către multe reţele din afara Internet – ului. Oricum, subiectul este cumva umbrit de faptul că multe calculatoare personale pot să apeleze la un furnizor de servicii Internet folosind un modem, să primească o adresă IP temporară şi apoi să trimită pachete IP către alte gazde. Are sens să privim asemenea maşini ca fiind pe Internet numai atâta timp cât ele sunt conectate la ruter-ul furnizorului de servicii." Alţi termeni, care în ultima perioadă de timp sunt tot mai des utilizaţi se referă la: intranet, extranet, comerţ electronic (e-commerce) etc. Dacă la începutul anilor 1990 Internet-ul încă nu era cunoscut de multă lume, acum nu ne-am putea imagina cum ar fi lumea fără el. Aceasta deoarece prin intermediul Internet-ului avem acces la o imensitate de informaţii din toate domeniile de activitate: medicină, teatru, literatură, informatică, educaţie, etc. După cum am văzut, Internet-ul este alcătuit dintr-o multitudine de reţele eterogene, care pun la dispoziţie aceste informaţii, lucru posibil datorită tehnologiilor pe care se bazează. Am putea utiliza acelaşi tehnologii, pentru a avea avantajele oferite de acestea la nivelul unei societăţi? Răspunsul este da, iar termenii utilizaţi sunt intranet şi extranet. Prin intranet se înţelege în general aplicarea tehnologiilor Internet la nivelul reţelei din interiorul unei societăţi, sau altfel spus prin intranet înţelegem o reţea de calculatoare care permite angajaţilor unei companii să partajeze şi să schimbe informaţii, mesaje e-mail şi chiar documente confidenţiale ale companiei. Similar modului în care Internet-ul conectează utilizatorii din întreaga lume, un intranet conectează angajaţii unei companii – indiferent de locul unde se află aceştia. El permite agenţilor economici (societăţi, companii, firme) să folosească instrumentele Internet, cum ar fi poşta electronică, navigaţia în Web sau transferul de fişiere, în cadrul reţelei private a instituţiei respective.

129


Aceste intranet-uri, cunoscute şi ca web-uri interne, sunt interne numai din punct de vedere logic pentru organizaţia respectivă. Din punct de vedere fizic ele pot traversa globul, dar accesul este limitat şi definit de comunitatea interesată. Utilizând terminologia Web putem spune că un web-ul intern este alcătuit din toate nodurile HTTP dintr-o reţea privată, precum reţelele LAN sau WAN ale organizaţiei. De menţionat că atunci când scriem Web, ne referim la World Wide Web, iar dacă ne referim la Web-urile unor reţele private, vom utiliza web. Raportat la Internet, un intranet este un sistem închis, cu un acces limitat (controlabil) la Internet, în care pentru partajarea şi distribuirea informaţiilor precum şi pentru partajarea aplicaţiilor de lucru, este utilizată tehnologia Web (Web publicitar, baze de date distribuite, HTML, metode de acces etc.). Dacă un intranet al unei societăţii se conectează cu doi sau mai mulţi parteneri de afaceri, el este referit adesea ca web business-to-business, sau extranet. Deci prin extranet se înţelege:  un intranet busines-to-business (B2B) care permite accesul limitat, controlat, şi securizat între intranet-urile societăţilor, precum şi desemnarea şi autentificarea utilizatorilor aflaţi în diferite locaţii la distanţă;  un intranet care permite accesul controlat prin autentificarea participanţilor. Care este legătura dintre intranet, extranet şi comerţul electronic ? Răspunsul cuprinde trei părţi:  intranet-ul, extranet-ul, şi comerţul electronic au în comun utilizarea protocoalelor Internet pentru a conecta utilizatorii societăţii;  intranet-urile sunt mult mai uşor de localizat şi pot prin urmare transfera datele mai rapid decât cele mai multe extranet-urile distribuite;  controlul pe care administratorii reţelei îl poate exercita asupra utilizatorilor este diferit pentru cele trei tehnologii. Într-un intranet, administratorii pot stabili o tactică şi un acces riguros pentru un grup de utilizatori. De exemplu, se poate specifica că sistemul de operare pentru utilizatori să fie Windows 2000 Professional, iar Microsoft Internet Explorer, drept browser-ul standard. Într-un extranet de tip business-to-business, fiecare arhitect de sistem al societăţilor participante trebuie să colaboreze pentru a asigura o interfaţă comună. 130


Acelaşi lucru este adevărat şi pentru e-commerce, în care partenerii de afaceri pot fi compleţi necunoscuţi. Astfel aplicaţiile e-commerce suportă adesea un nivel al securităţii şi integrităţii tranzacţionale (de exemplu, nerepudierea comenzilor) care nu este prezent în aplicaţiile intranet sau extranet.

7.2. Adrese IP şi adrese Internet Pentru a putea fi identificate în cadrul reţelei, calculatoarele conectate la Internet, numite host-uri, noduri, sisteme sau server-e trebuie să poată fi identificate printr-o adresă. În scurta istorie a Internet-ului s-au folosit mai multe sisteme de adresare şi mai multe modalităţi de specificare a acestora. În continuare vom prezenta sistemul care este utilizat în prezent. Specificarea unei adrese se poate face în două moduri:  specificare numerică, prin şiruri de numere, utilizată pentru adrese IP;  specificare de domenii, prin nume sau succesiuni de nume, utilizată pentru adrese Internet. Adresa IP este un număr întreg pozitiv, reprezentat pe 32 de biţi (patru octeţi), reprezentând adresa de reţea a calculatorului; vor exista deci 2 32 astfel de adrese IP. Structura generală a unei astfel de adrese este formată din trei părţi:  prima parte a adresei IP indică clasa (tipul adresei);  a doua parte care identifică reţeaua la care este conectat calculatorul (adresa reţelei);  a treia parte care identifică conexiunea prin care calculatorul se leagă la reţea (adresa plăcii de reţea a calculatorului conectat). A doua modalitate de adresare este utilizarea adreselor prin specificarea de domenii, cunoscute drept adrese Internet. Adresa IP este utilizată la nivelul programelor de comunicaţie în reţea şi este mai greu de manevrat de utilizatori. Sistemul de adresare prin intermediul adreselor Internet este conceput astfel încât să permită utilizatorului o scriere mai comodă, mai sugestivă şi mai elastică a adresei gazdelor decât cele cu adrese IP, unde în loc de numere se utilizează şiruri de caractere ASCII. La nivelul utilizatorului, identificarea calculatoarelor se face printr-un nume de calculator gazdă, iar corespondenţa între specificarea de subdomenii şi adresele IP revine protocolului de aplicaţie DNS (Domain Name System – Sistemul Numelor de Domenii). Un nume de calculator gazdă este constituit din maxim cinci nume de domenii separate de caracterul punct, ce va reprezenta legătura cu nivelul

131


superior, domeniul din stânga fiind de nivel inferior, iar domeniul cel mai din dreapta având nivelul cel mai înalt. De exemplu, nume5.nume4.nume3.nume2.nume1 reprezintă următorul drum în arborele administrat de protocolul DNS: nume1 nume2 nume3

nume4

nume5

Nume1 este considerat domeniul principal, iar celelalte sunt subdomenii. Structura ierarhică generată de domenii şi subdomenii este definită în funcţie de diferite unităţi de organizare sau de diverse domenii de activitate. O adresă Internet are o structură relativ simplă, dar ordinea cuvintelor în adresă este esenţială. Între cuvintele şi separatorii care compun adresa nu trebuie să apară spaţii. Principalul separator între cuvinte este caracterul "." (punct). O adresă Internet poate avea una dintre următoarele trei forme: 1. [email protected]. … domeniun; 2. nume_utilizator@nume_host.domeniu1.domeniu2. … domeniun; 3. nume_host.domeniu1.domeniu2. … domeniun; unde:  nume_utilizator indică numele utilizatorului de pe calculatorul nume_host (pentru tipul 2 de adresare) sau din domeniul domeniu1. Numele utilizatorului nume_utilizator se scrie înaintea caracterului @. Primele două tipuri de adrese sunt echivalente, în sensul că nume_host poate înlocui domeniile pe care le gestionează el. Aceste două tipuri de adrese sunt utilizate în principal la comunicaţiile prin serviciul de poştă electronică sau în discuţiile interactive. Adresele de forma a treia sunt utilizare pentru a indica gazde din cadrul unei reţele.  succesiunea domeniu1.domeniu2. … domeniun indică nivelurile de organizare, de la stânga spre dreapta. Astfel adresa de host: ns.fsea.ugal.ro care înseamnă calculatorul cu numele ns, conectat la reţeaua subdomeniului fsea din subdomeniul ugal al domeniului ro. 132


Conceptual, Internet-ul este împărţit în câteva sute de domenii de nivel superior, fiecare domeniu cuprinzând mai multe sisteme gazdă. La rândul lui, fiecare domeniu este subdivizat în subdomenii şi acestea la rândul lor partiţionate, ş.a.m.d. Când se scrie o adresă trebuie respectate nişte reguli, şi anume: 1. Fiecare nivel de organizare este indicat printr-un nume de domeniu, care este cuprins în domeniul scris în dreapta sa. Fiecare domeniu este denumit de calea în arbore până la rădăcină, iar componentele sunt separate prin punct. Deci un nume de domeniu se referă la un anumit nod în arbore şi la toate nodurile de sub el. Fiecare domeniu îşi defineşte propriile subdomenii, le administrează şi le face publice. 2. Numărul total de domenii (n) nu este fixat apriori ci depinde numai de sistemul de organizare adoptat. Cele mai generale domenii, şi anume domeniile de pe primul nivel (cele care se scriu cel mai în dreapta), pot fi: generice sau de ţară. Domeniile generice (care indică în general un domeniu organizaţional din care face parte) sunt: com Organizaţii comerciale şi societăţi comerciale edu Instituţii academice şi educaţionale (universităţi, colegii gov Organizaţii guvernamentale int Organizaţii internaţionale (NATO, ONU, etc.) mil Organizaţii militare SUA (armată, marină) net Centre de administrare a reţelelor mari (Internet) org Organizaţii non – profit 3. Într-o comunicaţie sursă – destinaţie, calculatorul sursă este obligat să specifice subdomeniile, începând cu cel mai inferior şi terminând cu cel mai superior care are ca şi subordonat calculatorul destinatar. Alte reguli de scriere a adreselor: domeniile sunt separate prin punct (ns.fsea.ugal.ro); numele de domenii nu fac distincţie între literele mari şi literele mici (fsea sau FSEA reprezintă acelaşi lucru); lungimea unui domeniu nu poate depăşi 64 de caractere (ns, fsea, ugal), iar întreaga cale de nume nu trebuie să depăşească 255 de caractere (ns.fsea.ugal.ro). Adresele Internet sunt cele folosite de utilizatori, dar reţeaua înţelege numai adrese IP (adrese binare), deci apare necesitatea unui mecanism care să convertească şirurile ASCII în adrese de reţea. Corespondenţa dintre adresele Internet şi adresele IP (adresele numerice recunoscute de calculatoare), după cum am mai spus, o face protocolul DNS. Acest protocol converteşte adresa Internet în adresa IP corespunzătoare calculatorului destinatar. Mecanismul DNS presupune că în reţeaua Internet există numeroase calculatoare speciale, numite servere de nume, (NS – Name Server). Fiecare NS conţine două tipuri speciale de informaţii: 133


 tabele de corespondenţă între adresele Internet şi adresele IP ale unui grup de calculatoare gazdă aflate în vecinătatea lui;  adresele IP şi Internet ale câtorva severe de nume vecine lui. Fiecare domeniu trebuie să aibă desemnat cel puţin un NS care să-i asigure corespondenţa adresă IP – adresă Internet pentru subdomeniile proprii. Este posibil, dacă domeniul este mare, ca aceste corespondenţe să fie distribuite pe mai multe NS ale domeniului respectiv. Atunci când se execută operaţia de recunoaştere a calculatorului destinaţie, se pot întâlni mai multe situaţii: 1. Server-ul local cunoaşte adresa destinatarului deoarece este în baza de date a lui. Acest lucru este în general valabil pentru calculatoarele din acelaşi domeniu. 2. Server-ul local al reţelei cunoaşte adresa destinatarului deoarece ea a fost solicitată recent de către un utilizator din reţea. În general server ele păstrează pentru o perioadă de timp adresele solicitate, în scopul optimizării mecanismului de căutare. 3. Server-ul local nu cunoaşte adresa cerută, dar ştie cum să o afle. El contactează un server rădăcină, care ştie adresele serverelor de nume (server DNS) pentru zona celui mai înalt nivel (de exemplu ro). Conform conectărilor în reţeaua Internet, un calculator gazdă este subordonat din punct de vedere al comunicaţiilor altui calculator gazdă care subordonează la rândul său alte calculatoare gazdă. Numele unui calculator gazdă reprezintă modul de localizare în structura generală de interconectarea calculatoarelor în reţeaua Internet. Un tip de adrese care extind adresele Internet sunt adresele de specificare a adreselor de Web, care vor fi explicate în capitolul dedicat aplicaţiei WWW.

7.3. Moduri de conectare la Internet Pentru a avea acces la resursele reţelei Internet, calculatorul trebuie să fie conectat la această reţea, iar pentru aceasta este nevoie de următoarele lucruri: calculatorul dotat cu echipamentele necesare conectării la Internet, unul sau mai multe programe speciale şi un furnizor de servicii Internet (ISP – Internet Service Provider). Cerinţele hardware nu sunt exagerate, dar pentru buna navigare prin Internet este nevoie de următoarele:  un calculator;  un modem sau o legătură la modem; 134


 o denumire pentru conectare, numită şi login name, care mai poate avea şi alte denumiri precum: user name, account name, user ID, member name. Această denumire este utilizată pentru a accesa legătura la Internet. Ea comunică furnizorului de servicii cine este calculatorul care doreşte să acceseze reţeaua, pentru ca acesta să ştie dacă va putea permite accesul la reţea. O denumire pentru conectare conţine, în general, până la opt caractere şi, în majoritatea cazurilor, este case-sensitive (contează dacă se utilizează literele mari sau mici);  un cont pentru Internet, acesta va conţine pe lângă denumirea pentru conectare şi un nume de domeniu, care va indica locul în care se află contul utilizatorului. De exemplu domeniul flex.ro este furnizorul de servicii Flex, msn.com se referă la sistemul Microsoft Network, compuserve.com este CompuServe etc.;  o parolă (password), în majoritatea cazurilor o parolă poate conţine până la opt caractere, iar aceasta este de tip case-sensitive, la fel ca la denumire;  software pentru Internet. Una dintre cele mai rapide modalităţi de conectare la Internet se face prin sistemul Microsoft Network, prin intermediul unei variante a sistemului de operare Windows. Dacă se doreşte utilizarea altui furnizor de servicii Internet se poate utiliza softul de Dial-up şi TCP/IP. Ce este de fapt un furnizor de servicii Internet ? Un furnizor de servicii Internet este orice organizaţie, firmă care are o legătură permanentă la Internet şi care vinde posibilitatea de acces unor persoane, sau organizaţii la acesta. Aceste firme cumpără calculatoare, le conectează la Internet şi asigură contra cost conectarea oricărui utilizator la Internet. Ei îşi stabilesc propriile taxe. Furnizorul de servicii Internet trebuie să pună la dispoziţia abonatului următoarele informaţii:  denumirea utilizatorului;  parola;  numărul de telefon – care va fi utilizat de către modem pentru a stabili legătura cu furnizorul de servicii;  adresa IP. Această adresă poate fi atribuită de către furnizorul de servicii în mod „static" sau „dinamic";  adresa serverului DNS. Pentru a conecta un calculator la Internet există mai multe modalităţi (aceste modalităţi de conectare la Internet sunt în contiuă dinamică datorită noilor tehnologii şi componente hardware), şi anume:  legătură permanentă;  legătură temporară prin linie telefonică: 135


 legătură directă prin modem;  legătură prin modem şi terminal;  legătură prin sistemul de poştă electronică. Legături permanente – în acest caz calculatorul se conectează direct la o reţea TCP/IP care face parte din Internet, sau la o organizaţie care are o legătură permanentă caz în care calculatorul va fi un terminal. Acest tip de legătură este cunoscut sub denumirea de legătură dedicată, sau permanentă şi directă. În acest caz furnizorul de servicii montează un router la organizaţia respectivă, care închiriază o linie telefonică pentru a se putea face legătura dintre router şi calculatorul furnizorului de servicii, care mai este cunoscut drept calculator gazdă, sau host. Acest tip de legătură este costisitor, dar oferă acces la toate facilităţile Internet-ului. Legături directe prin modem – este reprezentată adesea drept o legătură SLIP sau PPP. Acest tip de legătură mai este numită şi conexiune “fullaccess”, şi oferă acces la toate facilităţile Internet. Deci ea este o legătură TCP/IP care este concepută a fi utilizată prin intermediul unei linii telefonice, nu printr-o reţea dedicată. Acest gen de legătură este cel mai bun, după legătura permanentă. Se poate obţine o conectare directă prin modem în schimbul unei taxe de instalare. Acesta fiind un serviciu de tip "dial-in", va fi nevoie de un modem şi de un număr de telefon, pe care îl indică furnizorul de servicii Internet. După formarea numărului de telefon se stabileşte legătura cu calculatorul furnizorului de servicii, care va permite navigarea în Internet, calculatorul utilizatorului fiind identificat de reţea drept calculator gazdă. Legături directe prin modem şi terminal – în cazul acestui tip de legătură trebuie contactat prin modem calculatorul furnizorului de servicii. Acest tip de legătură este confundat deseori cu legătura directă prin modem, datorită faptului modului de conectare: prin intermediul unui modem pentru a obţine o legătură de tip SLIP sau PPP. În urma conexiunii, calculatorul utilizatorului funcţionează ca un terminal al calculatorului de servicii, şi nu ca un calculator gazdă. În acest caz, toate programele pe care le rulează utilizatorul sunt, de fapt rulate pe calculatorul furnizorului de servicii. Asta înseamnă că toate fişierele transferate sunt efectuate prin intermediul calculatorului furnizorului de servici Internet, şi nu prin intermediul calculatorului utilizatorului. Acest tip de legătură mai poate fi denumită şi legătură interactivă, legătură prin modem, legătură shell, sau “dial-up”. Legături prin sistemul de poştă electronică - în acest caz se pot transmite mesaje e-mail în Internet şi se pot primi acelaşi gen de mesaje transmise din Internet.

136


O altă categorie este utilizarea sistemului de cablu de televiziune. Fiecare serviciu are un aspect unic şi un mod diferit de instalare şi de accesare a reţelei Internet.

7.4. Servicii Internet Amploarea luată de Internet, precum şi creşterea popularităţii acestuia în rândurile utilizatorilor, fie că sunt persoane fizice sau societăţi, a dus la apariţia unor aplicaţii scrise special pentru manipularea informaţiilor puse la dispoziţie de această mare reţea de calculatoare. Nu se ştie cât de mult se vor dezvolta aceste aplicaţii, până unde se va ajunge. Sugestivă cred că este următoarea afirmaţie făcută de Todd Mafin: „Economia pe Internet este un fenomen pe mai departe, dar Web-ul lipsit de hotare va fi la fel de mare ca şi lumea însăşi. Oamenii cred că în viaţa noastră au avut loc deja multe schimbări. Ei bine, asta nu e nimic comparabil cu ceea ce urmează.” Tradiţional, Internet-ul a avut patru aplicaţii principale, şi anume:  poşta electronică (e-mail) – reprezintă facilitatea prin care se poate trimite şi primi mesaje de la orice utilizator al reţelei Internet;  newsgroups (grup de ştiri) – este un serviciu de informaţii, prin intermediul căruia se poate participa la discuţiile din grupurile de ştiri existente pe calculatorul conectat;  Telnet – conectarea la distanţă la un calculator din reţea;  FTP – permite transferarea de fişiere pe/ de pe un calculator aflat în reţea;  Web-ul – cea mai populară aplicaţie a Internet-ului, prin intermediul căreia utilizatorii au acces la o varietate de informaţii din toate sferele de activitate, cu ajutorul unui program de navigare numit browser.

7.4.1. Poşta electronică (e-mail) Milioane de oameni sunt conectaţi într-un fel sau altul la reţeaua Internet şi pot trimite mesaje prin intermediul poştei electronice către aproape orice utilizator din reţea. Uneori singurul motiv pentru care cineva se conectează la Internet este sistemul de poştă electronică, care permite utilizatorilor o comunicare rapidă, uşoară şi eficientă cu ceilalţi utilizatori conectaţi la sistemul Internet. Sistemul de poştă electronică nu este chiar atât de simplu cum pare la prima vedere, dar programele care permit conectarea la acest serviciu sunt foarte diverse, şi implicit fiecare utilizator îşi alege acel produs software pe care îl consideră cel mai apropiat intereselor şi pregătirii sale. 137


Pe scurt, poşta electronică, sau e-mail (electronic mail), reprezintă un instrument puternic şi complex, care permite unui utilizator să trimită orice document creat pe un calculator către oricine are o adresă e-mail. Mesajele e-mail pot conţine text, grafică, alte fişiere ataşate, secvenţe audio sau video; deci putem spune că prin intermediul poştei electronice poate fi transmis orice fişier de tip text sau binar. Sistemul de poştă electronică poate fi utilizat şi pentru a transmite acelaşi mesaj mai multor persoane în acelaşi timp (de exemplu, o felicitare cu ocazia diverselor sărbători se poate scrie o singură dată şi apoi să fie transmisă tuturor prietenilor). În general pentru a putea transmite un mesaj prin intermediul poştei electronice este nevoie de un calculator; un modem care să conecteze calculatorul la reţeaua telefonică; un program software care va permite utilizarea acestui serviciu de Internet; un acces la Internet, oferit de un provider sau de un serviciu online, şi o adresă de e-mail. Mesajul care se doreşte a fi transmis este preluat în reţeaua Internet de către un server şi apoi livrat calculatorului menţionat în adresa de e-mail. Presupunem că avem calculatorul, modemul, şi serviciile oferite de un provider. Cum este alcătuită o adresă de e-mail ? Adresa e-mail a unui utilizator cu acces la serviciile poştei electronice oferite de reţeaua Internet este o adresă Internet, care are o formă destul de simplă şi anume (a mai fost descrisă şi la adresele Internet): [email protected]  nume_utilizator este numele (login name) declarat de utilizator atunci când i se atribuie accesul la serviciile de e-mail (asociat cu o parolă);  host este numele calculatorului gazdă cu rol de server de nivel inferior;  domeniu este drumul (calea) în arborele unui domeniu principal. Ultimele două componente identifică nodul destinaţie. Adresele de poştă electronică pot fi utilizate şi pentru a transmite mesaje către un utilizator care nu este conectat la Internet ci la altă reţea care are acest serviciu, prin interconectare. Când formatele e-mail diferă (caz întâlnit în situaţia când se utilizează produse incompatibile), pentru translatarea datelor într-un format apropiat utilizat de destinatar se utilizează porţile (gateways). Şi în cazul serviciului de e-mail se utilizează diferite protocoale pentru trimiterea şi recepţionarea mesajelor. Cel mai utilizat protocol de acces este SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Acest protocol este bazat pe arhitectura client/server în 138


care unii utilizează un client de poştă pentru a crea şi pentru a citi poşta, în timp ce server-ele fac procesarea şi transportul poştei. Este un protocol utilizat în Internet, şi face parte din stiva de protocoale TCP/IP. Prin intermediul acestui protocol pot fi livrate numai fişiere text ASCII. În general, mesajelor transmise prin e-mail li se pot ataşa fişiere binare (o imagine, video, sunet, fişiere executabile), care înainte de a fi trimise în Internet trebuiesc convertite într-un format ASCII. Fişierele pot fi codificate prin utilizarea unei scheme de codificare, iar la recepţie acestea sunt decodificate cu una din schemele care este utilizată la codificarea fişierului. În general, majoritatea programelor software de e-mail codifică / decodifică automat fişierele binare / fişierele ASCII. Un protocol prin intermediul căruia pot fi transmise şi recepţionate şi mesaje non ASCII este protocolul de acces MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions). Unul din cele mai vechi protocoale de livrare (prima versiune a fost definitivată în anul 1984) este protocolul de poştă POP (Post Office Protocol). Acesta este un protocol simplu utilizat pentru aducerea mesajelor dintr-o cutie poştală aflată pe un server pe calculatorul destinatarului, pentru a fi citite mai târziu. Pentru a primi poşta, utilizatorul trebuie să se logheze la server-ul de poştă, utilizând o parolă şi un nume utilizator. Modul în care are loc transferul mesajului de-a lungul unui intranet, sau către o altă reţea, este asemănător celui utilizat în Internet. Un mesaj este creat utilizând SMTP, apoi ca toate informaţiile trimise de-a lungul Internetului, mesajul este împărţit de către protocolul TCP în pachete IP. Adresa este examinată de către agentul de transfer de poştă al intranet-ului. Dacă adresa destinaţie se află în altă reţea, agentul de transfer de poştă va trimite mesajul de-a lungul intranet-ului prin intermediul ruter-elor către agentul de transfer de poştă al reţelei receptoare. Ceea ce intervine în cadrul unui intranet este faptul că înainte ca poşta să poată fi trimisă în Internet, ea trebuie să treacă prin sistemul de securitate al intranet-ului. Firewall-ul păstrează urmele mesajelor şi ale datelor care intră şi ies din intranet. El păstrează o înregistrare a traficului în aşa fel încât orice violare a sistemului poate fi depistată şi descoperită la timp. Astfel mesajul părăseşte intranet-ul şi este trimis către un ruter Internet, care dirijează mesajul către reţeaua destinaţie. Reţeaua receptoare preia mesajul de e-mail. Aici o poartă utilizează protocolul TCP pentru a reconstrui pachetele IP într-un mesaj complet, după care transformă mesajul în protocolul particular pe care reţeaua destinaţie îl utilizează (precum formatul de poştă CompuServe), şi îl trimite destinatarului. De 139


asemenea, la recepţie mesajul poate să treacă mai întâi printr-un firewall înainte de a fi transmis în reţea. Reţeaua receptoare examinează adresa de e-mail şi trimite mesajul către căsuţa poştală specificată, sau utilizează protocolul POP pentru a-l transporta către un server de poştă. Un sistem de poştă electronică este format din două subsisteme:  agenţi utilizatori – sunt programe locale care permit utilizatorilor să citească şi să trimită mesaje;  agenţi de transfer de mesaje – programe sistem care transferă mesajele utilizatorilor. Aceste programe sunt de fapt protocoalele prin intermediul cărora are loc transferul mesajelor. Mesajul care se doreşte a fi trimis, numit mesaj e-mail, este format din două părţi: mesajul propriu-zis şi un antet, care va conţine informaţii necesare pentru agenţii utilizatori. Mesajul este preluat apoi de către un agent de transfer de mesaje, care este prezentat de un protocol. Se observă că indiferent de programele utilizate pentru transmiterea poştei electronice (Outlook, Netscape etc.), trebuiesc completate anumite câmpuri, fiecare având o anumită semnificaţie. Cele mai importante câmpuri care trebuiesc completate sunt:  To – în linia de editare se va scrie numele şi adresa destinatarului;  Cc (Carbon Copy) – aici se va scrie şi alte adrese, dacă mesajul de transmis trebuie să ajungă la mai multe persoane;  Subject – se prezintă pe scurt subiectul mesajului;  From – numele şi adresa expeditorului;  Sender – poate desemna o persoană sau un sistem, în cazul în care expeditorul corespondenţei nu este acelaşi cu cel care a conceput efectiv textul. Majoritatea programelor de e-mail prezintă şi facilităţi pentru trimiterea de imagini, fişiere scrise în alte editoare de texte, etc. Pentru a putea transmite şi astfel de fişiere (care sunt tratate ca entităţi separate) se utilizează opţiunea Attachments. La primirea mesajului destinatarul este atenţionat că mesajul primit conţine şi un astfel de fişier. Dintre sistemele de e-mail avansate, care conţin porţi, şi care în general se numesc portaluri, enumerăm: Microsoft Exchange, Microsoft Mail. În general, sistemele de poştă electronică pun la dispoziţie cinci funcţii de bază, şi anume: 1. Compunerea – se referă la procesul de creare a mesajelor. Pentru compunerea mesajelor se poate utiliza orice editor de text, dar 140


2.

3.

4.

5.

sistemul însuşi pune la dispoziţie un editor pentru compunerea mesajelor, dotat cu anumite facilităţi pe care le oferă utilizatorului: extragerea adresei iniţiatorului din mesajul primit, inserarea automată în locul potrivit din cadrul răspunsului. Transferul – se referă la trimiterea mesajului de la emiţător (sursă) la receptor (destinatar). Aceasta necesită stabilirea unei conexiuni la destinaţie, sau la un calculator intermediar, emiterea mesajului şi eliberarea conexiunii. Raportarea – se referă la informarea emiţătorului (sursei) despre ce sa întâmplat cu mesajul transmis, şi anume: a fost livrat, a fost respins, a fost pierdut ? În funcţie de aplicaţia utilizată aceste servicii pot fi mai mult sau mai puţin prezente. Afişarea – se referă la afişarea mesajelor la destinatar, pentru a putea fi citită poşta. În funcţie de aplicaţia utilizată uneori pot fi necesare conversii sau trebuie apelat un program de vizualizare special. Dispoziţia – se referă la ceea ce face destinatarul cu mesajul, după ce l-a primit: eliminarea lui înainte de citire, eliminarea lui după citire, salvarea sa etc.

7.4.2. Transferul de fişiere Această aplicaţie Internet este cunoscută sub numele de FTP (File Transfer Protocol). Serviciul FTP a fost unul din primele servicii dezvoltate pentru Internet. Prin intermediul său se pot transfera fişiere de pe un calculator pe un alt calculator, care se află la distanţă unul faţă de celălalt. Condiţia este ca cele două calculatoare să fie conectate la reţeaua Internet. Protocolul pe care se bazează, numit FTP, permite căutarea prin listele de fişiere disponibile în diferite servere aflate la distanţă şi în final primirea informaţiilor dorite. Calculatorul de la care se face conectarea se numeşte „gazdă locală”, sau „local host”, iar calculatorul la care se doreşte conectarea se numeşte „gazdă la distanţă”, sau „remote host”. Există două tipuri de transferuri de fişiere:  download, caz în care se preia informaţia de pe server (remote host) şi se aduce pe calculatorul personal (local host);  upload, caz în care se depune o informaţie pe calculatorul server. Pentru ca un utilizator să se poată conecta la un calculator din Internet folosind serviciul FTP, trebuie ca acel calculator aflat la distanţă să aibă instalat un server de FTP. Pentru a executa aceste tipuri de transferuri trebuie ca utilizatorul să aibă dreptul de citire, respectiv scriere, pe serverul respectiv. În mod normal pentru a avea acces la un server FTP, trebuie să 141


ca utilizatorul să aibă un cont (nume de utilizator şi o parolă) pe acel calculator aflat la distanţă. În general administratorii sistemelor la care ne conectăm permite prin intermediul unui cont special, numit anonymous, accesul la anumite fişiere cu acces liber.

7.5. World Wide Web Web-ul (World Wide Web sau WWW – pânza de păianjen mondială) este unul dintre cele mai interesante servicii oferite de reţeaua Internet, fiind instrumentul care a revoluţionat accesul la Internet. Web-ul este un serviciu care se bazează pe tehnologiile Internet, el permite utilizatorului unui calculator să acceseze informaţii aflate pe un alt calculator din reţea, fiind un sistem cu o arhitectură client / server. Apărut în 1989 la CERN (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire – Centrul European de Fizica Particulelor), din necesitatea de a permite cercetătorilor din întreaga lume să colaboreze utilizând colecţii de rapoarte, planuri, desene, fotografii şi alte tipuri de documente aflate într-o continuă modificare, serviciul Web-ul a făcut din reţeaua Internet o reţea accesibilă tuturor celor care sunt conectaţi la ea. Totul a început în martie 1989 când Tim Berners-Lee, fizician la CERN şi Robert Cailliau, au propus implementarea unei interfeţe utilizator bazată pe elemente grafice, concept nou în ceea ce priveşte accesul la informaţie, numit hypertext, un mod de a lega şi accesa informaţiile asemeni unei ţesături de noduri, din care utilizatorul poate să reţină numai informaţiile neceare. Robert Cailliau şi Tim Berners Lee au numit programul care permitea navigarea prin Web şi culegerea informaţiilor browser (interfaţa între utilizatorul WWW şi reţea), iar numele noului sistem s-a numit World Wide Web. Primul browser creat de Tim Berners Lee s-a numit WorldWideWeb, iar mai târziu l-a redenumit Nexus. Tim Berners-Lee şi echipa sa au dezvoltat primele versiuni pentru cele patru componente cheie necesare serviciului Web, şi anume:  protocolul HTTP;  limbajul de descriere a hipertextului HTML;  server-ul de Web;  browser-ul. Crearea Web-ului a fost justificată de nevoia de comunicare între oamenii de ştiinţă din întreaga lume, precum şi între aceştia şi studenţii care participau la diferite proiecte comune. Desigur, legătura exista şi înainte 142


prin e-mail. Ceea ce lipsea era o bază de date globală pentru toate tipurile de documente, care să poată fi reactualizată fără probleme. Această bază de date ar trebui să funcţioneze ca o carte: cu ajutorul unor indici globali să poată fi găsite uşor informaţiile necesare. Structura propusă de Tim Berners Lee nu permitea includerea elementelor multimedia, motiv pentru care în 1990 Steve Jobs dezvoltă sistemul de calcul NeXT care permite utilizatorilor crearea, editarea, vizualizarea şi transmiterea documentelor prin Internet. Ceea ce a rezultat este actualul Web: o bază de date hypertext, la nivel mondial, care poate furniza pe lângă text şi sunet şi imagini în toate formatele (GIF, TIF, JPEG etc.). Prima utilizare publică a Web-ului a avut loc în ianuarie 1992, la Geneva, Elveţia, unde cercetătorii au avut acces la date Web din site-ul Web al CERN, încurajând crearea de servere web. Cercetătorii au avut acces la aceste date prin intermediul browser-ului. Prima interfaţă grafică ce a permis accesarea acestor documente a apărut în februarie 1993 şi se numea Mozaic, autorul său fiind Marc Andreessen, de la NCSA (National Center for Supercomputing Applications – Centrul Naţional pentru Aplicaţiile Supercalculatoarelor). În aprilie 1993, după aproape un an şi jumătate de la introducerea Webului, existau 1000 de servere Web. În anul 2000 numărul acestora era mai mare de 20 milioane. În 1994, CERN şi MIT au format Consorţiul World Wide Web. World Wide Web, sau prescurtat W3C, este un consorţiu industrial (membrii săi sunt reprezentanţii diferitelor firme producătoare) care împreună cu IAB (Internet Advisory Board), definesc standardele Web. Directorul general (preşedintele) nu este un manager de firmă, ci un om de ştiinţă: Tim Berners-Lee. Acest consorţiu are drept obiectiv dezvoltarea Web-ului pe baza standardelor deschise, independent de producători, standardizarea protocoalelor, şi încurajarea legăturilor dintre site-uri. Pe lângă munca de standardizare, W3C pune la dispoziţia dezvoltatorilor şi utilizatorilor colecţii de informaţii despre World Wide Web. Munca din W3C este coordonată în SUA de către LCS (MIT Laboratory for Computer Sciences) – http://www.w3.org – în Franţa de către INRIA (Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique) –

143


http://www.inria.fr, şi http://www.keio.ac.jp.

în

Japonia

de

către

Universitatea

Keio

–

În 1994 Marc Andreessen părăseşte NCSA şi înfiinţează Mozaic Communications, care în 1995 devine Netscape Communications Corporation, având drept scop dezvoltarea de software pentru Web. O întrebare firească pe care şi-o poate pune fiecare ar fi: Web-ul este o reţea de calculatoare la fel ca Internet-ul ? Răspunsul este NU. Internet-ul furnizează suportul de comunicaţie pentru Web. Folosirea termenului de Web se referă la totalitatea colecţiilor de site-uri şi informaţii (milioane de documente legate între ele, care se găsesc pe calculatoare răspândite în întreaga lume) ce pot fi accesate prin protocolul HTTP în momentul în care utilizatorul este conectat la Internet. Web-ul este cel mai mare rezervor de informaţie electronică din lume. O altă întrebarea firească pe care şi-o pune fiecare atunci când vrea să navigheze pe Web este: de ce are nevoie ? Pentru a putea naviga pe Web, este nevoie de: un calculator, modem, o legătură telefonică (în cazul în care calculatorul respectiv nu face parte în mod direct din Web), un furnizor de servicii Internet şi un program special, numit şi program de navigare (browser), prin intermediul căruia utilizatorul cere şi obţine informaţiile dorite.

Fig. 7.1. – Conectarea la Internet printr-un ISP De asemenea, se ştie că un furnizor de servicii Internet este o societate care are unul sau mai multe calculatoare conectate la Internet. Utilizând modemul, calculatorul se poate conecta la modemul serverului furnizorului 144


de servicii Internet. După conectarea la calculatorul furnizorului, programul browser va permite accesul la Web. Figura 7.1. ilustrează legăturile între calculatorul client şi serverul furnizorului de servicii Internet. De obicei, furnizorul de servicii Internet solicită o taxă lunară pentru furnizarea accesului la Internet. Acesta poate să ceară şi o taxă iniţială de instalare şi poate limita timpul de conectare lunar. De aceea este bine să alegem furnizorul care ne poate oferi serviciile de care avem nevoie, şi nu pe care ni le poate oferi un furnizor. Browser-ul este un program care permite vizualizarea, examinarea şi comunicarea cu documente Web, fiind de fapt interfaţa între utilizatorul Web reţea. Browser-ul Web interacţionează cu server-ul Web printr-o relaţie de tip client/server. În general browser-ul, în calitate de client, cere serverului să-i trimită anumite documente, pe care le afişează apoi într-o fereastră pe ecranul calculatorului. Browser-ul permite vizualizarea datelor trimise de serverul de Web. Primele browser-e, apărute la începutul anilor 1990 nu aveau multe funcţii şi erau relativ simple. Odată cu creşterea utilizării Web-ului, a crescut şi gradul de utilizare a imaginilor grafice în cadrul documentelor. Datorită includerii elementelor de grafică, browser-ele au devenit astăzi tot mai complexe. Am spus că prin intermediul unui browser se pot vizualiza diferite documente Web. Aceste documente Web sunt realizate în marea lor majoritate cu ajutorul unui limbaj, numit HTML (HyperText Markup Language – limbaj de marcare hipertext), care permite utilizatorilor să producă pagini care includ text, grafică şi indicatori către alte pagini de Web. HTML nu este un limbaj de programare, ci mai degrabă un set de reguli utilizate pentru formarea unui document Web. Atunci când se creează un document hipertext utilizând HTML, trebuie respectat un set de reguli. În general orice program de navigare are o opţiune View | Source, care permite afişarea paginii curente în format HTML în loc de forma interpretată. Utilizând HTML se pot afişa pagini de Web statice, care includ tabele şi poze.

7.5.1. Macrostructura World Wide Web-ului Numărul de aplicaţii, tehnologii software care au apărut de la începutul Web-ului este imens, şi el este în continuă creştere. Aceste tehnologii software pot fi împărţite în două mari categorii:  aplicaţii / tehnologii bazate pe parte de server (Server Slide);  aplicaţii / tehnologii bazate pe parte de client (Client Slide). 145


Internet-ul are o arhitectură client/server, deci Web-ul se bazează pe această arhitectură, care presupune existenţa unui server şi a unui client. În cadrul acestei arhitecturi lucrurile sunt relativ simple: pe baza cereri emisă de client, server-ul va analiza şi va răspunde acestuia. Mai putem spune că server-ul oferă servicii clienţilor din reţea care cer acest lucru; sau mai putem spune că server-ul produce resurse, iar clientul consumă aceste resurse. Într-o aplicaţie, un program poate fi în acelaşi timp atât client cât şi server. Prin client şi server, în situaţia de faţă, se înţeleg procese, nu calculatoare. Vorbim deci de un proces server şi de un proces client. Definiţie: Orice aplicaţie în care solicitantul acţiunii este un sistem de calcul (sau un proces) şi executantul acţiunii este un alt sistem de calcul (sau un alt proces) este o aplicaţie client/server.

Fig. 7.2. – Model client/server Modelul tipic client/server împarte aplicaţia de reţea în două părţi: partea de client şi partea de server. Prin definiţie, partea de client a unei legături de reţea cere informaţii sau servicii de la partea de server. Partea de server a conexiunii răspunde cererilor clientului. Cu alte cuvinte, în modelul de programare client/server, o aplicaţie Web realizează două funcţii separate şi bine definite: cererea de informaţii şi răspunsul la cererile de informaţii. Programul care cere informaţii funcţionează ca un program client, ca un browser. Tipurile de arhitecturi client/server pe care se bazează serviciul Web sunt de mai multe tipuri:  pe două niveluri (two tiers);  pe trei niveluri (three tiers);  pe mai multe niveluri (n tiers). Arhitectura client / server pe două niveluri împarte aplicaţia în două: clientul şi serverul. Clientul este responsabil în primul rând cu prezentarea datelor către client, iar serverul este responsabil în primul rând de furnizarea serviciilor de date către client.

146


Fig. 7.3. – Arhitectura client/server pe două niveluri Arhitectura client/server pe trei niveluri a apărut datorită creşterii complexităţii aplicaţiilor care puteau fi desfăşurate pentru terţi sau mii de utilizatori.

Fig. 7.4. – Arhitectura client/server pe trei niveluri Clientul de Web Din punct de vedere al utilizatorului, Web-ul reprezintă o colecţie uriaşă de documente care sunt răspândite în întreaga lume, sub forma unor pagini. Fiecare pagină poate să conţină legături către alte pagini, aflate oriunde în lume. Utilizatorul poate să aleagă o legătură care îi va aduce pagina indicată de legătură. Acest proces se poate repeta la nesfârşit, fiind posibil să se traverseze în acest mod sute de pagini legate între ele. Despre paginile care indică spre alte pagini se spune că utilizează hipertext (termenul de hypertext, în limba engleză, a fost inventat de Ted Nelson, care l-a definit ca fiind „o scriere nesecvenţială"). Deci când utilizăm termenul de hypertext în legătură cu Web-ul, acesta se referă la o secţiune a unui document HTML. Hypertextul trebuie interpretat ca un text care identifică o legătură la o altă informaţie Web, de obicei un alt document Web. În mod tradiţional, când se creează un document Web, hypertextul este identificat prin îngroşarea sau sublinierea hypertextului, pentru a-l deosebi de textul simplu. Paginile pot fi vizualizate cu ajutorul browser-ului. Programul de navigare aduce pagina cerută, interpretează textul şi comenzile de formatare 147


conţinute în text şi afişează pagina pe ecran. Majoritatea paginilor de Web încep cu un titlu, conţin informaţii (text obişnuit sau formatat, imagini, hiperlegături etc.) şi se termină cu adresa de poştă electronică a celui care menţine pagina. Hiperlegăturile sunt uşor de recunoscut, deoarece atunci când utilizatorul poziţionează mouse-ul pe ele forma cursorului se modifică; ele sunt în general imagini sau şiruri de caractere care reprezintă legături către alte pagini, şi sunt afişate în mod diferit, fiind subliniate şi / sau colorate cu o culoare specială. Pentru a selecta o legătură, utilizatorul va plasa cursorul pe zona respectivă (prin utilizarea mouse-ului sau a săgeţilor) şi va comanda selecţia (click pe butonul stâng al mouse-ului, sau apăsarea tastei ENTER). Majoritatea programelor de navigare au numeroase butoane şi opţiuni care ajută navigarea prin Web. Multe au un buton pentru revenirea la pagina anterioară (Back), un buton pentru a merge la pagina următoare (Forward), un buton pentru selecţia paginii personale (Home). Majoritatea programelor de navigare mai au un buton sau un meniu pentru înregistrarea unei adrese de pagină (Bookmark) şi un altul care permite afişarea unor adrese înregistrate, făcând posibilă revenirea la o pagină cu ajutorul unei simple selecţii realizate cu mouse-ul. Paginile pot fi salvate pe disc sau tipărite. Sunt posibile numeroase opţiuni pentru controlul ecranului şi configurarea programului de navigare conform dorinţei utilizatorului. În afară de text obişnuit (nesubliniat) şi hipertext (subliniat), paginile de Web pot să conţină iconiţe, desene, fotografii, hărţi. Nu toate paginile sunt afişabile. De exemplu, pot să existe pagini care conţin înregistrări audio, clip-uri video sau pe amândouă. Dacă paginile de hipertext sunt combinate cu alte tipuri de pagini, rezultatul se numeşte hiper-media. Dacă în urmă cu câţiva ani numai o parte din programele de navigare puteau să afişeze orice tip de hiper-media, în momentul de faţă majoritatea browser-elor pot să facă acest lucru. De cele mai multe ori, browser-ele care nu pot afişa aceste pagini, verifică un fişier de configurare pentru a afla modul în care să trateze datele primite. În mod normal, fişierul de configurare conţine numele unui program de vizualizare extern sau al unui program auxiliar pentru aplicaţie, care va fi utilizat pentru a interpreta conţinutul paginii aduse. Utilizarea unui generator de voce ca program auxiliar permite şi utilizatorilor orbi să acceseze Web-ul. Şi în acest domeniu, al hiper-mediei, trebuiesc respectate nişte reguli, standarde, dintre care s-au impus următoarele:  Standardul JPEG (Joint Photographic Experts Group) este un standard utilizat pentru comprimarea imaginilor cu tonuri continue (de 148


exemplu, fotografii). El a fost dezvoltat de experţii în fotografii lucrând sub auspiciile ITU, ISO şi IEC, un alt organism de standarde.  Standardul MPEG (Motion Picture Experts Group). Acest standard se bazează pe algoritmii principali folosiţi pentru compresia video şi sunt standarde internaţionale din 1993. Deoarece filmele conţin atât imagini cât şi sunete, MPEG le poate comprima pe amândouă, dar deoarece video ia multă lărgime de bandă şi de asemenea conţine mai multă redundanţă decât audio, ne vom concentra întâi asupra compresiei video MPEG. Internet-ul şi-a implementat propriul său sistem multimedia digital, numit MBone (Multicast Backbone – coloana vertebrală cu trimitere multiplă). Acesta este un fel de radio şi televiziune Internet. Spre deosebire de video la cerere, unde accentul cade pe selectarea şi vizualizarea filmelor precomprimate memorate pe un server, MBone este folosit pentru difuzare audio şi video în formă digitală în lumea întreagă prin Internet. Este operaţional de la începutul anului 1992. Multe conferinţe ştiinţifice, în special întâlniri IETF, au fost difuzate, la fel ca şi evenimentele ştiinţifice notabile, cum ar fi lansarea navetelor spaţiale. Pentru persoanele care vor să înregistreze digital o emisiune MBone, există şi software-ul corespunzător. Alte programe auxiliare conţin interpretoare pentru limbaje speciale pentru Web, permiţând aducerea şi execuţia programelor din paginile de Web. Acest mecanism permite extinderea funcţionalităţii Web-ului. Multe pagini de Web conţin imagini de dimensiuni mari, pentru care încărcarea durează foarte mult. Unele programe de navigare tratează problema încărcării lente aducând şi afişând mai întâi textul şi apoi imaginile. Această strategie oferă utilizatorului ceva de citit cât timp aşteaptă, şi în acelaşi timp îi permite să renunţe la pagina respectivă dacă nu este destul de interesantă ca să merite aşteptarea. O altă strategie este de a oferi opţiunea de a dezactiva aducerea şi afişarea automată de imagini. Unele pagini de Web conţin formulare care cer utilizatorului să introducă informaţii. Aplicaţiile tipice pentru formulare sunt căutările într-o bază de date pentru o intrare specificată de utilizator, comandarea unui produs sau participarea la un sondaj de opinie. Un browser poate folosi plug-in-uri (aplicaţii care pot fi ataşate browser-ului, care pot interacţiona cu acesta ducând uneori la rezultate surprinzătoare). Dintre acestea amintim tehnologia VRML şi tehnologia ShockWave. 149


Aplicaţii bazate pe partea de server Web Acestea sunt menite a fi folosite în cadrul server-elor Web. Termenul de server Web se referă la unul din calculatoarele ce se află în reţea; el poate avea la bază diferite platforme software (sisteme de operare) astfel încât utilizatorii nu vor şti niciodată ce se află dincolo de un simplu click în browser. Pentru a avea acces la informaţiile din Internet, un calculator accesează un server de Web. În general acestea sunt servere HTTP. A nu se confunda noţiunea de server web (care este un calculator conectat la reţeaua Internet) cu server HTTP (aplicaţia software ce rulează pe un server Web şi asigură transferul de informaţii dintre server-ul Web şi browser-ul utilizatorilor). Protocolul de transfer standard care descrie cererile şi răspunsurile permise utilizat de Web este HTTP (HyperText Transfer Prototcol). Accesarea resurselor Internet Am văzut că Web-ul reprezintă o colecţie imensă de documente, la care orice utilizator conectat la Internet are acces. Pentru a putea accesa o pagină utilizatorul ar trebui să ştie: 1. cum se numeşte pagina; 2. cum este localizată pagina; 3. cum se face accesul la pagină. Pentru a localiza o resursă Internet trebuie să specificăm unde se găseşte resursa respectivă. Soluţia aleasă pentru specificarea unei resurse se numeşte URL (Uniform Resource Locator), şi care de fapt reprezintă o adresă Internet a unui document Web. Pentru a găsi o informaţie într-o carte, cititorul consultă indexul cărţii, pentru a găsi o resursă Web, trebuie să-i specifice adresa. Browser-ele Web utilizează URL-uri pentru localizarea resurselor Web. Pentru aceasta trebuie să se specifice:  fişierul şi directorul (folder-ul) unde se găseşte acesta;  calculatorul din reţeaua Internet pe care este stocat fişierul respectiv;  modul în care fişierul poate fi transferat pe reţea. Deci, pentru specificarea unui URL se va utiliza trei componente:  protocolul (identificator de serviciu, ce reprezintă protocolul serviciului care a creat resursa ce trebuie accesată şi are forma xxx://, unde xxx poate fi ftp, http etc);  adresa DNS a calculatorului (de forma alfa. Beta. Gama);  un nume local, care indică în mod unic pagina (este numele fişierului care conţine pagina), din georgescu resursa ce reprezintă calea 150


urmată de numele fişierului solicitata. Dacă numele fişierului lipseşte, se returnează implicit cel declarat ca homepage pentru site-ul respectiv. sau protocol://nume_DNS/nume_local adică protocolul utilizat, numele DNS al calculatorului pe care este memorat fişierul şi un nume local, care indică în mod unic pagina.

Fig. 7.5. – Adresa de accesare a unei pagini Web, URL Deci, adresa Internet specificată în figura de mai sus este: http://www.bumerang.ro/obiectiv1.html Acest URL are cele trei componente:  protocolul, http;  numele DNS al serverului, www.bumerang.ro;  numele fişierului, obiectiv1.html. În modul de specificare al adreselor Web se pot utiliza notaţii care reprezintă prescurtări standard. De exemplu ~user/ poate să fie pus în corespondenţă cu directorul WWW al utilizatorului user, folosind convenţia că o referinţă la directorul respectiv implică un anumit fişier, de exemplu welcome.html.

Printre protocoalele cele mai utilizate enumerăm:  http, care este protocolul nativ pentru Web, deci indică faptul că pagina respectivă se găseşte pe un server HTTP (numit şi server Web); exemplu: http://www.bumerang.ro/obiectiv1.html;  ftp, este un protocol utilizat pentru accesul la fişiere prin FTP, protocolul Internet de transfer de fişiere; deci fişierul este stocat pe un server FTP. Numeroase servere de FTP din toată lumea permit ca de oriunde din Internet să se facă o conectare şi să se aducă orice fişier plasat pe un server FTP. Web-ul nu aduce schimbări, dar face ca obţinerea de fişiere să se facă mai uşor, deoarece FTP-ul nu are o interfaţă prietenoasă;

151


 file, este un protocol care permite accesul la un fişier local ca la o pagină Web. Aceasta este similară utilizării protocolului FTP, dar nu implică existenţa unui server. Este util pentru testarea paginilor pe propriul calculator;  telnet, este utilizat pentru stabilirea unei conexiuni pe un calculator aflat la distanţă. Se utilizează la fel ca şi programul Telnet;  gopher, este utilizat pentru sistemul Gopher, care a fost proiectat pentru universitatea Minnesota. Este o metodă de regăsire a informaţiei, similară conceptual cu cea utilizată de Web, dar care acceptă numai text şi imagini. Deci URL-urile au fost proiectate nu numai pentru a permite utilizatorilor să navigheze prin Web, dar şi pentru a utiliza FTP, Telnet, e-mail, etc., ceea ce fac inutile interfeţele specializate pentru aceste protocoale integrând astfel într-un singur program, navigatorul în Web, aproape toate tipurile de acces în Internet. Cum funcţionează serviciul WWW ? Atunci când un utilizator doreşte să caute informaţii pe Internet, apelând la serviciul de Web , se spune că el se conectează la un site. Prin site se înţelege un ansamblu de pagini Web, între care există create legături, astfel încât, pornind de la o primă pagină a cărei adresă reprezintă adresa siteului, este posibilă navigarea prin toate paginile acestuia. Atunci când utilizatorul se conectează la un site Web au loc următoarele operaţii: 1. browser-ul stabileşte o conexiune TCP/IP către server. Protocolul la nivel de aplicaţie utilizat este specificat printr-un număr, denumit număr de port. Fiecare protocol va avea un număr de port specific. De exemplu, protocolul HTTP are asociat portul 80; 2. browser-ul emite o cerere HTTP către server, cerere care este constituită din: a. o linie de cerere (request-line) formată dintr-o comandă HTTP, urmată de un URL şi de versiunea protocolului utilizat; b. un antet (request-header) care conţine informaţii despre cerere şi despre clientul care execută cererea; c. corpul cererii; 3. server-ul Web recepţionează cererea, o interpretează şi emite un răspuns către browser. Răspunsul este constituit din: a. un cod de stare, care descrie modul de finalizare a cererii şi o scurtă descriere a codului. Codurile sunt formate din trei cifre, şi au următoarele semnificaţii: - codurile care încep cu 1 sunt coduri de informare, - codurile care încep cu 2 sunt coduri de succes, 152


codurile care încep cu 3 sunt coduri de redirectare, - codurile care încep cu 4 sunt coduri de eroare client, iar codurile care încep cu 5 sunt coduri de eroare server; b. un antet (response-header) ce conţine informaţii despre resursa solicitată, eventual alte declaraţii necesare pentru livrarea răspunsului; c. un corp, format din datele transferate. Această succesiune de operaţii poartă numele de tranzacţie. Regăsirea informaţiilor pe Web Cu toate că pe Web se află o cantitate foarte mare de informaţii, găsirea unei anumite informaţii nu este foarte simplă. Pentru a facilita găsirea paginilor care pot fi utile, o serie de cercetători au scris programe pentru a realiza indexarea Web-ului în diferite moduri. Unele dintre soluţii au devenit atât de populare, încât s-au transformat în soluţii comerciale. Pentru a găsi în această imensitate de informaţii, care este Web-ul, ceea ce dorim trebuie să apelăm la instrumente de căutare. Cel mai vechi instrument de căutare a fost catalogul. Catalogul reprezintă o colecţie de adrese, grupate pe categorii. Fiecare adresă este însoţită de o scurtă descriere a conţinutului şi eventual de o notă de apreciere. Cel mai utilizat instrument de căutare este motorul de căutare (search engines). Acestea sunt nişte programe denumite uneori şi Spiders, Crawlers, Worms, Robots, sau Knowbots, iar dintre cele mai cunoscute enumerăm: AltaVista, Hotbot, Yahoo, Infoseek, Lycos, Excite, Webcrawler, etc. Aceste programe vizitează pagini Web, analizează textul şi cuvintele cheie şi le stochează în baza de date a motorului de căutare. Când un utilizator transmite o cerere de căutare, motorul de căutare consultă baza de date proprie şi extrage adrese care conţin cuvintele specificate de utilizator, creând un catalog. Catalogul va fi transmis spre vizualizare pagină cu pagină către browser-ul care a transmis cererea de căutare. Avantajul acestor motoare de căutare constă în viteza cu care avem acces la informaţiile dorite şi de numărul mare de adrese furnizate. Dezavantajul constă în faptul că analiza textului realizată de roboţi nu este atât de exactă ca analiza oamenilor. Alt instrument de căutare este meta-motorul de căutare, cum ar fi MetaCrawler, Highwaz61 etc.). acestea sunt servicii care nu au motoare de căutare şi baze de date proprii, ci caută informaţiile solicitate de utilizatori cu ajutorul mai multor motoare de căutare, centralizează rezultatele 153


obţinute, elimină adresele duplicate, apoi le ordonează pe categorii. Deoarece utilizează mai multe motoare de căutare, şansele de succes sunt mai mari, dar rezultatele se obţin mult mai lent. Mecanismele de căutare sunt foarte diverse, astfel putem avea la dispoziţie unul din următoarele sisteme de căutare:  arborescentă – în acest caz se utilizează subiectul căutării (domeniul). Căutarea începe cu specificarea domeniului general, şi apoi din aproape în aproape se ajunge la domeniul căutat;  mecanism de căutare – în acest caz este accesată o bază de date prin utilizarea unui cuvânt cheie (keyword search);  combinaţie între arborescent şi mecanism de căutare – este o metodă combinată (directory / search engine), care utilizează ambele metode descrise mai sus;  multi - mecanism (multi engine) – sunt accesate baze de date prin intermediul mai multor mecanisme de căutare în paralel. Deşi Web-ul este imens, dacă îl reducem la esenţă, este un graf imens având pagini în noduri şi hiper-legături ca arce. Ceea ce face dificilă indexarea Web-ului este cantitatea imensă de informaţie care trebuie gestionată şi faptul că această informaţie este în continuă schimbare.


1. Specificarea unei adrese pentru navigarea pe Internet se poate face prin următoarele moduri: a. specificare numerică b. reprezentare internă; c. reprezentare externă; d. specificare de domenii. 2. Unei adrese Internet îi corespunde: a. o singură adresă IP; b. mai multe adrese IP; c. ambele. 3. Numărul de domenii pentru adresele Internet sunt: a. fixe; b. depinde de sistemul de organizare adoptat; c. nu este fixat apriori. 154


4. Cea mai uzuală modalitate de conectare la Internet este legătura: a. permanentă; b. directă prin modem; c. prin sistemul de poştă electronică; d. prim modem şi terminal. 5. Browser-ul interacţionează client/server, în calitate de: a. client; b. server.

cu

server-ul

Web

printr-o

reţea

6. Când este utilizat termenul de hypertext în legătură cu Web-ul, acesta se referă la: a. o secţiune a unui document HTML; b. un text care identifică o legătură la o altă informaţie Web; c. o porţiune de text. 7. URL-ul reprezintă: a. adresa uniformă pentru localizarea resurselor; b. adresa Internet a unui document Web; c. o adresa Internet oarecare. 8. Prin „server HTTP" se înţelege: a. o aplicaţie software ce rulează pe un server; b. un calculator cu rol de server; c. o aplicaţie ce rulează pe un server şi asigură transferul de informaţii între server şi browser. 9. Care este protocolul nativ al Web-lui: a. TCP / IP; b. HTTP; c. FTP.

155

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Răspunsuri

RĂSPUNSURI

Capitolul 1. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

b a,c,d b,d a, e c, d b, e c

Capitolul 4. 1. d 2. a, b, c 3. a, b, e 4. b, d, e 5. b, c 6. b, d 7. a 8. b, c, d 9. b,c 10. a, b 11. c

Capitolul 2. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

d b c d c c, d d

Capitolul 6. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

a a a a a, c a a, b b

156

Capitolul 3. 1. c 2. c, d 3. b, c, d 4. c 5. f 6. a, c 7. c 8. b 9. a 10. c

Capitolul 7. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

a, d a b, c b a a, b a, b c b

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Bibliografie

BIBLIOGRAFIE L. Von Bertalanffy – The concepts of systems in physics and biology, Bulletin of the British Society for the History of Science [Boian, 1993] Florian Mircea Boian – Programare distribuită în Internet, metode şi aplicaţii, Grupul microInformatica, Cluj-Napoca, 1997 [Davidescu, 1998] N. D. Davidescu – Sisteme informatice financiarbancare. Concepte fundamentale. Modelare prin metoda MERISE, vol. I, Editura ALL BECK, Bucureşti, 1998 [Ghilic & alt, 2003] Bogdan Ghilic-Micu, Ion Gh. Roşca, Constantin Apostol, Marian Stoica, Cătălina Lucia Cocianu, Algoritmi în programare, Editura ASE, Bucureşti, 2003 [Pilat&alt, 1995] Pilat F. V., Popa S., Deaconu S., Radu F., Introducere în Internet, Editura Teora, Bucureşti, 1995 [Roşca & alt, 2003] Ion Gh. Roşca, Bogdan Ghilic-Micu, Marian Stoica, Algoritmi în programare. Aplicaţii, Editura ASE, Bucureşti, 2003 [Roşca&alt, 1993] I. Roşca, E. Macovei, M. Davidescu, V. Răileanu – Proiectarea sistemelor informatice financiarcontabile, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1993 [Tanenbaum, 1998] Andrew Tanenbaum, “Reţele de calculatoare”, Ediţia a treia, Editura Agora, Tg. Mureş, 1998 [Văsui, 1996] Lucian şi Ioana Vasui – ABC-ul informaticii, Grupul microInformatica, Cluj-Napoca,1996 [Vătui, 2000] Vătui Mihaela – Metode de analiză orientată obiect a sistemelor informaţionale – Teză de doctorat, A.S.E. Bucureşti, 2000 [Vîrlan, 2004] Gabriela Vîrlan, Tehnologii client/server în dezvoltarea sistemelor informatice în economie, Editura Didactică şi Pedagogică R.A., Bucureşti, 2004 [Bertalanffy]

157

Universitatea Hyperion-INFORMATICĂ APLICATĂ (note de curs) Bibliografie

158

Informatica aplicata

Recommend Documents