Arhitectura sistemelor de calcul

La construirea diferitelor sisteme de calcul se urmareste realizarea unor configuratii, care sa corespunda cat mai mult necesitatilor impuse de redarea sistemelor informationale modelate. Aceste sisteme trebuie sa asigure executarea repetata a unui volum foarte mare de calcule pe seturi de date diferite, fara interventia operatorului. Principalele concepte ce stau la baza alcatuirii sistemelor de calcul au fost sintetizate de matematicianul de origine maghiara von Neumann:

functionarea sistemului de calcul este comandat de un program memorat

datele si comenzile programelor sunt stocate in forma binara in mod similar

comenzile ce alcatuiesc programul sunt executate secvential, sub supravegherea sistemului, fiind posibile salturi controlate intre liniile programului

programele se pot executa in mod repetat, fara interventia utilizatorilor

operatiile elementare de calcul aritmetic si logic sunt realizate de o unitate aritmetica si logica specializata

transferul de date spre si dinspre sistemul de calcul sunt realizate de sisteme de intrari iesiri

functionarea partilor componente sunt comandate in mod sincron cu frecventa de ceas

Tipuri de sisteme de calcul

Mainframe: sau calculatoare mari

Sunt calculatoare puternice, dotate cu resurse rapide, ce concentreaza o mare capacitate de calcul. Dispun de memorii rapide si de capacitate mare, mai multe unitati de procesare paralele. Ofera conditii de functionare sigura printr-o redundanta mare de piese si programe. Multe din resursele dublate se pot schimba sau reorienta fara a fi necesar oprirea sistemului (hot swap - sau schimbare la cald). O alta caracteristica a sistemelor mari este existenta canalelor de comunicatii rapide, supravegheate de procesoare specializate (I/O chanel), ce permit conectarea simultana a unui numar mare de utilizatori. Sunt calculatoare scumpe, exploatate de obicei in incaperi climatizate. Asemenea sisteme putem gasi in centrele de calcul ale institutiilor mari, sau in centre de cercetare. Cu interconectarea a mai multor calculatoare mari se pot realiza ferme de calculatoare sau supercomputere utilizabile la cercetari stiintifice (ex. meteorologie) sau in scopuri militare.

Minicalculatoare:

Arhitectura acestor tipuri de calculatoare reproduce configuratia sistemelor mari la o scara mai mica, folosind piese comune, dar asigurand o redundanta sporita. Initial era denumirea calculatoarelor folosite de institutiile de dimensiuni medii. Exemple specifice sunt sistemele folosite la reprezentantele locale ale institutii publice sau bancare. Pe aceste sisteme sunt rulate aplicatii de baze de date sau servere de comunicatii. Scopul vizat la alcatuirea minisistemelor este atingerea raportului optim intre fiabilitate, redundanta, costuri si necesarul de personal de exploatare.

Microcalculatoare

Sunt calculatoarele destinate utilizarii individuale, sau pentru a oferi acces catre serviciile calculatoarelor mari sau minicalculatoarelor. In mod caracteristic ruleaza aplicatii de birotica, procesare de texte, calcul tabelar , evidente simple sau ofera clienti pentru baze de date sau aplicatii rulate pe servere. Un segment important este cel al calculatoarelor domestice, legate la Internet, ce ofera posibilitatea rularii aplicatiilor de multimedia, jocuri si browsere pentru Internet. Caracteristica lor este executia compacta- in cutia unitatii centrale fiind amplasata placa de baza cu microprocesorul si memoria RAM, elemente de stocare (hard disc si CD), precum si porturile de conexiuni cu periferice. Se pot alcatui diferite configuratii in functie de modul si nevoile de utilizare. O categorie aparte este alcatuita de calculatoarele portabile (Laptop si palmtop).

Un exemplu de arhitectura de microcalculator este prezentata in figura alaturata :

Se poate observa, ca sistemul este construit pe baza unei magistrale de sistem (System Bus), ce leaga diferitele componente. Pe aceasta magistrala sunt transferate datele, comenzile si adresele necesare functionarii sistemului. Functionarea sincrona este asigurata de un generator de frecvente (Clk), care da tactul de baza. Diferitele componente functioneaza sincronizate pe multiplii din aceasta frecventa de baza. Programele aflate in executie si datele corespunzatoare sunt stocate in memoria interna (memoria RAM), de unde sunt predate in ordine spre executare pentru microprocesor. Microprocesorul asigura executarea operatiilor de baza (unitatea aritmetica si logica ALU) pe baza codurilor citite din memorie si stocate in registrul de instructiuni (IR). Parcurgerea secventiala a programelor este asigurata de registrul contor de program(PC). Legatura dintre microprocesor si memoria interna este asigurata de o magistrala speciala de mare viteza, prin care se transfera simultan mai multe cuvinte(de ex. 128 biti in paralel, la frecventa de 800Mhz). Se pot transfera date in memoria interna direct de la periferice, ocolind microprocesorul prin unitatea de acces direct la memorie (DMA), procedeu folosit la periferice ce au nevoie de un transfer masiv de date (de exemplu hard discuri, placa de sunet). Legatura cu unitatea de afisare se face de asemenea pe o magistrala specializata (AGP), prin care se scriu in memoria placii video (VGA) informatiile ce trebuie afisate. Sistemul primeste comenzi de le perifericele de intrare (de obicei tastatura si mouse-ul, dar se poate folosi si joystick sau tableta grafica), care se leaga prin poarta ps2. Stocarea datelor se realizeaza pe suport magnetic. Discurile magnetice si unitatile de CDROM sau DVD se leaga prin portul EIDE ce permite legarea a patru asemenea echipamente. Pe aceste unitati sunt stocate programele si datele ce urmeaza a fi utilizate, precum si rezultatele executarii programelor. Programele aflate in executie sunt incarcate de pe aceste discuri in memoria interna (RAM)- memorie ce isi pierde continutul la oprirea calculatorului. Legatura cu perifericele externe sunt realizate prin porturile seriale (COM1, COM2) si prin porturile paralele (LPT1). Pe aceste porturi se leaga modemuri (porturi seriale) sau imprimante sa scanere (porturi paralele). La sistemele mai noi gasim si alte porturi, mai rapide , cum ar fi portul USB, care permite legarea echipamentelor rapide cum ar fi camere digitale, scanere, unitati de memorie externe (PEN drive), sau portul IE1394- destinat pentru transferul formatelor video digital. Legatura cu alte microcalculatoare sau servere se realizeaza prin placa de retea (NIC), ce ofera o viteza de comunicatie de ordinul 100 Mbps-1Gbps. Pentru a putea folosi aceste componente periferice trebuie sa dispunem de programele de control specifice(drivere), ce se integreaza in sistemul de operare (instalare).

Caracteristicile sistemelor de calcul

Avand in vedere varietatea de tipuri de sisteme de calcul se impune definirea caracteristicilor pe baza carora se poate analiza modul in care aceste sisteme corespund nevoilor formulate de utilizatori. Astfel de caracteristici pot fi:

Viteza: numarul de instructiuni executate pe secunda. Este determinata de frecventa de tact (de exemplu daca un procesor functioneaza la 2 GHz, atunci acest procesor executa doua miliarde de operatii elementare pe secunda), dar si de arhitectura interna a procesorului. Arhitectura determina numarul de operatii elementare necesare realizarii unei comenzi, precum si numarul de comenzi ce se pot executa simultan (arhitectura superscalara, tehnologia HyperThreading).

Marimea memoriei interne (RAM): - masurata in GB- este destinata memorarii datelor si instructiunilor corespunzatoare programelor ce se afla in executie. Determina in mare masura functionarea sistemului, de multe ori marind memoria RAM se obtin performante mai bune, decat prin cresterea frecventei procesorului. Marimi caracteristice in anul 2004 la microcalculatoare sunt de ordinul 256 MB-1GB.

Latimea magistralei sistem - este data de numarul de linii paralele ce pot transfera date, adrese sau semnale de comanda. In sistemele actuale se folosesc magistrale de 32-64 biti, dar exista si magistrale dedicate (de ex. busul AGP) de latime mai mare. Tot legat de magistrale trebuie specificat si viteza de lucru a magistralei - de obicei de ordinul sutelor de MHz.

Marimea memoriei VRAM de pe placa video- determina viteza cu care se pot trimite date spre afisare. Are importanta la aplicatii grafice, simulari tridimensionale sau l aplicatii multimedia. Sunt memorii RAM speciale, ce permit scriere-citire simultana la viteza mare. Ordinul de marime este de 64MB-256MB.

Capacitatea de stocare: este data de capacitatea hard discurilor, este de ordinul 40-200GB. Un alt parametru forte important la discuri este timpul de acces, determinat de viteza de rotatie si de timpii de deplasare a capetelor. Viteza se poate ameliora prin utilizarea elementelor de memorie tampon (cache) integrate in logica de contro a discurilor.

Pentru a putea compara viteza diferitelor sisteme, realizate in arhitecturi diferite se folosesc programe de testare specializate, ce ofera indicii numerice relative la anumite tipuri de baza (benchmarks).

Un exemplu de rezultat de test este prezentat in figura alaturata:

Pentru ca datele sa fie concludente, trebuie specificate conditiile de testare prin specificari referitoare la diferite placi de baza, care includ tipul de chipset, tipul de procesor, numarul soclurilor de memorie, echipamente integrate, controlere IDE etc. De multe ori rezultatele date de componente diferite depind de natura testelor rulate. Sunt teste destinate pentru sisteme de birou, care pot diferi de testele ce vizeaza statii grafice sau servere de prelucrare.

Realizarea microcalculatoarelor

Pornind de la modelul arhitectural al microcalculatoarelor vom prezenta modalitati de realizare de sisteme de calcul. Se vor prezenta principalele componente, precum si modul de montare si configurare a acestora.

Placa de baza:

Este o placa de cablaj pe care sunt amplasate principalele componente sau soclurile de conexiuni pentru piesele ce compun unitatea centrala. Pentru fiecare tip de arhitectura, respectiv pentru fiecare generatie de microcalculator corespund placi de baza specifice. In mod caracteristic cuprinde magistrala de sistem, cu circuitele de comanda necesare, sistemul de tratarea semnalelor (intreruperilor) generate de componente, portile de intrari/iesiri, circuitele de comanda a modulelor de memorie, generatorul de tact. Aceste circuite sunt grupate sub denumirea de "chipset". Pe langa aceste componente pe placa de baza se regasesc soclurile pentru BIOS (Basic Input Output System- descrie modul de realizare fizic si de configurare a principalelor componente din sistem), pentru procesor si pentru modulele de memorie RAM. Elementele periferice se pot conecta cu placa de baza prin intermediul sloturilor de extensie. Aceste sloturi sunt standardizate, in momentul actual fiind caracteristice sloturile PCI (destinate pentru placa de sunet, placa de retea, controlere SCSI etc.) si slotul AGP (destinat pentru controlerul video). Tot pe placa de baza regasim controlerul EIDE, controlerul pentru tastatura, porturile seriale si paralele, porturile USB. Pe langa aceste porturi pe unele placi de baza se integreaza si placa de sunet, placa de retea sau controlerul video. Unele placi de baza permit realizarea sistemelor biprocesor, caz in care chipsetul asigura distributia sarcinilor de calcul celor doua procesoare. Toate componentele ce vor alcatui sistemul trebuiesc alese astfel incat sa se asigure compatibilitatea cu placa de baza. Alegerea placii de baza va determina in mare masura fiabilitatea si parametrii sistemului in intregime. Informatii detaliate despre caracteristicile placilor de baza, moduri de realizare si componente compatibile gasiti pe site-urile producatorilor (Gigabyte, Intel,Asus, Matrox, MSI, Soyo etc.) sau pe paginilor revistelor de specialitate (Chip, Computerworld, PCReport etc.)

Magistrala de date (BUS) se defineste ca multimea conductoarelor (linii), folosite in comun de mai multe unitati functionale pentru realizarea unei sarcini. Dupa semnificatia semnalelor transmise pe magistrala, acesta poate fi de adrese, de date sau de control, dupa cum semnalele respective reprezinta adrese, date, sau comenzi si informatii despre starea unitatilor interconectate.

Liniile folosite pentru transferul datelor intre microprocesor, memorie si dispozitivele de intrare/iesire formeaza magistrala de date.

Aceasta magistrala este bidirectionala : pe ea intra date atunci cand efectueaza o citire din memorie sau la dispozitivele periferice si ies date la efectuarea unei scrieri.

Magistrala de adrese este unidirectionala : adresele ies din microprocesor pentru a fi transmise catre circuitele de memorie si catre cele de I/E. Prin magistrala de adrese, microprocesorul coordoneaza functionarea microcalculatorului, selecteaza componentele ce participa la schimburile de date.

Magistrala de comenzi este reuniunea unor semnale individuale de I/E din microprocesor, avand fiecare un rol aparte. Aceste semnale se pot clasifica dupa cum urmeaza :

Semnale de control prin care microprocesorul coordoneaza functionarea dispozitivelor de pe magistrala (exemplu READ, WRITE)

Semnale de stare prin care microprocesorul primeste reactii de la dispozitivele situate pe magistrala (exemplu : cerere de intrerupere, cerere de suspendare a controlului magistralei)

In cazul in care dreptul de a utiliza magistrala a fost castigat de un dispozitiv, trebuie stabilit dialogul intre sursa si destinatie. Pe baza metodei de dialog se realizeaza transferul propriu-zis, care poate fi executat sincron (la cuante de timp fixe) sau asincron.

La microcalculatoare magistrala este realizata pe placa de baza. Se pot defini mai multe tipuri de magistrale:

magistrala interna a microprocesorului

magistrala sistem

magistrala PCI

magistrala AGP

aceste magistrale (busuri) au frecvente si latimi diferite de functionare, si permit conectarea a mai multor echipamente. Pe langa liniile de comunicatii magistralele trebuie sa fie completate de dispozitive de memorare temporare (buffere), ce realizeaza adaptarile de viteza si de latime. Comanda magistralelor este integrata in chipsetul placii de baza, si de obicei este impartita in doua parti:

northbridge - asigura conectarea microprocesorului, a busului de memorie si a celui AGP. Lucreaza la viteza mare, comparativa cu cea a procesorului

southbridge - asigura conectarea echipamentelor mai lente, integreaza interfata cu magistrala PCI, functii ide sunet si de retea controlere de discuri.

In figura de mai jos se prezinta schema unui chipset realizate de firma nForce:

Pe aceasta imagine se poate distinge comanda magistralelor rapide realizata de unitatea notata cu IGP2, care leaga busul de memorie si busul AGP (northbridge), precum si magistralele mai lente, destinate perifericelor cum ar fi driverele EIDE de tip ATA133, busul PCI, porturile USB si IE1394 (southbridge). In acest chipset mai sunt integrate si functii de LAN si de sunet.

Procesorul

Este componenta care este responsabila pentru rularea programelor si asigura comanda armonizata a tuturor componentelor sistemului de calcul. In domeniul microcalculatoarelor sunt dominante trei producatori de microprocesoare: Intel si AMD pentru sisteme compatibile PC si Motorola pentru sistemele Macintosh. Fiecare tip de procesor are placi de baza corespunzatoare. Procesoarele se monteaza pe placa de baza in socluri speciale. Pentru a asigura o legatura ferma cu placa de baza se folosesc diferite standarde de socluri, in prezent sunt utilizate socluri ZIF (Zero Insertion Force) de tip pga478 pentru procesoare Intel , si socket A sau socket7 pentru procesoare AMD, iar versiunile mai noi dispun de socket 940 sau socket 754.

Caracteristicile procesoarelor sunt frecventa interna de lucru (de ordinul GHz), latimea magistralei interne (32 sau 64 biti), setul de instructiuni (depinde de arhitectura), numarul de registri, capacitatea memoriei cache, frecventa de lucru cu magistrala sistem (FSB).

Tipuri de procesoare

Piata de procesoare destinata calculatoarelor PC este dominata de doi producatori: Intel si AMD. Pe langa acestea se mai folosesc procesoare PowerPC in calculatoare Macintosh si in server.

Linia de dezvoltare a procesoarelor a fost si este in continuare trasata de firma Intel. Primele calculatoare PC au fost realizate cu procesoare Intel, evolutia acestei marci de la tipurile i8080, 8086,80286,386,486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, P4 la Ithanium. determina generatiile de microcalculatoare. In prezent se folosesc procesoare cu nucleu de P4, care au o arhitectura superscalara, cu unitati de executie specializate pentru operatii cu numere intregi (2 sau mai multe pipeline-uri), in virgula mobila, prelucrari vectoriale (MMX). Poseda un set de instructiuni complex (procesor CISC), pe care le transforma in interior in microinstructiuni de tip RISC. In jurul acestui nucleu se construiesc diferite configuratii de unitati de comanda, de memorii cache, care pot lucra la viteze cuprinse intre 2-4 GHz. Tehnologia folosita permite realizarea unor structuri la care dimensiunea minima este de 0,13 microni, iar pe un chip sunt plasate zeci de milioane de tranzistori. In functie de aceste configuratii obtinem procesoare cu parametrii si preturi diferite. Dintre acestea amintim urmatoarele categorii:

Procesoare P4- sunt procesoarele de baza pentru sistemele desktop, utilizate la aplicatii diverse, de la birotica pana la prelucrari grafice, sau chiar servere simple. La aceste tipuri de procesoare se ating limitele impuse de tehnologie privitoare la frecventa de lucru.

Procesoare Celeron - sunt procesoare la care scopul principal a fost obtinerea unui pret scazut- dispun de memorie cache mica (128-256 Kb)

Procesoare Xeon - reprezinta extrema opusa- sunt procesoare cu dotari superioare, cache pana la 2 MB, unitati de comanda complexe, destinate pentru prelucrari paralele, realizare de servere mari, multiprocesor.

Producatorul AMD se remarca cu un raport pret/performanta mai favorabil, si cu posibilitati largi de overclocking (utilizare la frecvente mai mari, ca cele indicate de producator). Nucleul procesoarelor difera de cele produse de Intel, si ofera un suport deosebit pentru aplicatiile multimedia si de uz casnic. Sunt oferite doua game de procesoare: Duron este caracterizat de preturi mici, dar o memorie cache mica destinat pentru utilizare casnica, si gama Athlon, destinate pentru statii mai pretentioase, unde este necesar o putere de calcul mai mare. In figura de mai jos regasim principalele caracteristici ale procesorului Athlon XP, impreuna cu o imagine a procesorului.

Toate procesoarele moderne lucreaza la temperaturi ridicate, din aceasta cauza este necesar racirea lor. Acest lucru se realizeaza cu radiatoare combinate cu ventilatoare sau sisteme de racire cu apa. Se impune verificarea periodica a sistemului de racire, supraincalzirea procesorului conduce la blocarea sau chiar defectarea sistemului.

Memoria interna

Memoria interna este folosit pentru stocarea datelor necesare rularii programelor. Ea este locul in care se pastreaza datele si instructiunile corespunzatoare aplicatiilor aflate in executie. Din punct de vedere logic, memoria este formata din entitati elementare (circuite logice), fiecare din acestea fiind capabil sa retina un bit. In memorie bitii sunt organizati intr-un sir si sunt grupati in unitati de memorare care sunt octetii sau bytes. Deci octetul este cea mai mica unitate adresabila (are o adresa). Memoria operativa o putem o putem asemui usor cu o multime de case (octeti), casele sunt formate din camere (bitii), dar numai casele au adresa. Spre deosebire de case, care pot avea un numar variabil de camere, octetii au acelasi numar de biti.

Totusi, in cadrul unui octet se poate face referire la fiecare bit al lui, indicandu-se numarul lui de ordine. In majoritatea sistemelor, unitatea adresabila este cuvantul. Un cuvant este format din 2, 4, sau 8 octeti succesivi. Dimensiunea lui depinde de tipul calculatorului. Dupa caz, se mai vorbeste uneori de semicuvant, ca intermediar intre octet si cuvant, si de dublucuvant, ca doua cuvinte succesive.

Capacitatea memoriei unui calculator se masoara in Kiloocteti (prescurtat KO sau KB de la Kilo Bytes). Un Ko contine 1024 de octeti. Celelalte unitati sunt :

Megaoctet (prescurtat Mo sau Mb de la Mega Bytes). Un Mo contine 1024 octeti.

Gigaoctet (prescurtat Go sau Gb de la Giga Bytes). Un Go contine 1024 de Mo.

Din punctul de vedere al accesului, exista doua tipuri de memorie si anume ROM si RAM

Memoria ROM (Read Only Memory)

Este un tip de memorie, care poate retine datele stocate chiar si in lipsa tensiunii de alimentare. Odata scrisa informatia in BIOS ea se poate numai citi. Este o memorie relativ scumpa, de capacitate mica si cu timp de acces relativ mare.

O categorie speciala de astfel de memorii, numite PROM (Programable ROM), este programabila, adica informatiile pot fi incarcate , dar numai de catre firma producatoare a calculatorului sau alte institutii specializate hard. Promurile erau initial programabile prin "ardere", adica un proces chimic ireversibil. Ulterior au aparut epromurile (Erasable PROM), care pot fi sterse si reprogramate cu ajutorul unui dispozitiv special cu ultraviolete. Locul acestora a fost preluata in prezent de memoriile de tip Flash, care se pot scrie si rescrie cu semnale electrice, chiar montate in circuitele de utilizare (de exemplu pe placa de baza). Pentru a rescrie memoriile flash sunt folosite programe speciale, furnizate de producatorul circuitului.

Principalul avantaj al memoriei ROM este ca ea ramane remanenta, adica informatia din ea ramane memorata si dupa intreruperea sursei de energie (decuplarea calculatorului). In felul acesta, la cuplarea calculatorului, aceasta informatie devine din nou utilizabila. Pornind de la acest avantaj, principalele sisteme utilizeaza aceste memorii pentru memorarea nucleului sistemului de operare, pentru memorarea comenzilor si setarilor de baza (BIOS)

Memoria RAM

RAM=Random Access Memory, memorie de acces aleator - in sensul ca datele se pot scrie si citi in/din locuri oarecare, este o memorie in care se pot scrie si din care se pot citi informatii. Este folosita pentru realizarea memoriei interne a calculatoarelor.

Principalul dezavantaj al acestei memorii este ca ea nu este remanenta, deci spunem ca are o natura volatila, adica, la decuplarea calculatorului continutul ei se pierde.

Marimea memorie RAM determina in mare masura functionarea sistemului (viteza) in ansamblu. Modulele de memorii sunt organizate in bancuri de memorie, ce stocheaza informatia utila si biti de control (paritate) pentru a putea detecta eventuale modificari (erori) pe parcursul transferurilor. Exista mai multe metode de adresare a bancurilor de memorie, (cu organizare EDO, FPM, SDRAM, DDR etc.) scopul fiind reducerea timpului dintre emiterea adresei si regasirea datei selectate. Viteza de lucru a memoriei trebuie sincronizata cu viteza de lucru a procesorului, la tipurile de memorie sincrona (SDRAM) acesta coincide cu viteza de lucru externa a procesorului (Front Side Buffer). O alta metoda de crestere a vitezei de transfer dintre procesor si memorie este metoda cu rata dubla de date (DDRAM- Double Data Rate) sau folosirea a doua canale de transmisii pe magistrala de memorie (Dual Channel) Cu aceste metode se pot alcatui magistrale de date de 128 biti ce functioneaza la o frecventa de 800 MHz la un FSB de 200 MHz.

Pe placile de baza gasim 1-4 sloturi pentru bancurile de memorie, fiecare placa de baza folosind tipuri de memorii specifice, care sunt corelate si cu chipsetul placii de baza. In calculatoare realizate pe tehnologie de 32 biti limita superioara teoretica a memoriei RAM este de 2³²=4GB, limita atinsa de realizari practice. Aceasta memorie este utilizata in mod diferit de sistemele de operare existente. O metoda generala este folosirea conceptelor de memorie virtuala, caz in care din punct de vedere al programelor spatiul de adrese de 4 GB este folosit de aplicatii ca si spatiu de memorie existent, realizata fizic. Domeniul de adrese este impartit in pagini de memorie (de marime variabila de la 4KB la 4 MB), o parte din pagini este stocata in memoria existenta fizic ,care poate fi mai mic (cazuri obisnuite) decat 4GB. De obicei in memoria reala regasim paginile de memorie corespunzatoare portiunilor de program ce se afla in executare. Celalalte pagini ale programelor aflate in executie, dar neutilizate in momentul actual sunt stocate pe discul fix in fisiere speciale, numite swap file, sau partitii speciale pe hard discuri (Linux).

Hard discuri.

Servesc pentru stocarea in timp a datelor, pentru a retine programele si datele in timpul in care acestea nu sunt utilizate. Sunt realizate sub forma unor discuri concentrice, pe suprafata carora se dispune un material magnetic. Datele sunt scrise prin schimbarea polaritatii materialului acestui material. Peste suprafata discurilor se misca capetele de scriere/citire la distanta de cativa microni. Fiecarei fete de disc corespunde un cap de citire/sciere. Datele stocate sunt dispuse in jurul cercurilor concentrice (numite piste), care se impart in sectoare. Mai multe sectoare formeaza un grup numit cluster. Unitatea de adresare a hard discului este clusterul. Identificarea clusterului se face prin indicarea numarului de fata a discului pe care se afla (sau numarul capului de citire), indicarea pistei si indicarea sectorului de inceput. Discurile hard contin componentele ce asigura rotatia discurilor, miscarea liniara a capetelor, precum si unitati de memorare datelor transferate. Deoarece regasirea datelor necesita deplasari mecanice timpul de acces la date este du ordine de marime mai mare ca in cazul memoriilor electronice (de ex. RAM). Pentru a reduce acest timp se utilizeaza memorii de tip cache, asemanator celor utilizate in procesoare. Conectarea discurilor cu magistrala sistem se face in general prin intermediul controlerului EIDE, printr-un cablu de date paralel de 40 de linii. Se pot conecta pana la 4 discuri pe cele doua controlere realizate pe placile de baza uzuale. Se poate realiza un flux de date de ordinul sutelor de Megabps. Exista si alte metode de conectare, cum ar fi SCSI, care face posibil conectarea a 8-16 discuri, la care se poate realiza scriere citire simultana, sau metoda Serial ATA, care inlocuieste transferul paralel cu un flux serial de mare viteza.

Principalele caracteristici ale discurilor hard sunt capacitatea de stocare (in prezent de ordinul sutelor de Giga bytes), timpul de acces determinat de capacitatea memoriei cache (10 MB) si de viteza de rotatie a discului (7200-1500 rpm), precum si rata de transfer (cantitatea de informatie ce poate fi citita sau scrisa in unitatea de timp). Exista mai multe tipuri de hard discuri, pe langa cele folosite in PC-uri normale exista discuri de dimensiune mica, utilizate in calculatoare portabile, sau discuri de capacitate mare, interschimbabile fara oprirea sistemului (hot swap) folosite in server. Principalii producatori de hard discuri sunt Western Digital, Seagate, Maxtor, Quantum. Informatii detaliate despre discuri puteti gasi pe paginile de Internet ale producatorilor. In figura urmatoare redam cateva caracteristici pentru discuri:

Trebuie notificat faptul, ca pe langa capacitatea de stocare este important de stiut viteza de rotatie, timpul de acces la date si rata de transfer, precum si capacitatea memoriei tampon (buffer).

Unitati de CD, CD/RW si DVD

Realizeaza accesarea datelor pe cale optica. Datele sunt scrise pe un disc in jurul unei spirale, ce porneste din centrul discului si avanseaza spre periferie. Citirea se face cu o dioda laser, se interpreteaza faza fasciculului de lumina reflectate de disc. Datele sunt stocate in forma binara, pentru valorile de 1 si 0 corespund faze de reflectie diferite. Aceste diferente se realizeaza la scrierea CD-ului prin realizarea de mici gauri sau prin schimbarea proprietatilor magneto-optice ale stratului reflectizant. Unitatile CDRW sau DVDRW folosesc un fascicul laser de intensitate mai mare pentru scriere, care modifica structura materialului reflectizant, iar pentru citire o intensitate mai mica.

Unitatile optice reprezinta o alternativa ieftina si sigura de stocare si de transfer a datelor. Se folosesc pentru comercializarea programelor, dar si pentru efectuarea salvarii datelor de catre utilizatori. Capacitatea caracteristica este de 800MB pentru CD-uri si 2-20 GB pentru DVD-uri. Pe langa capacitatea de stocare un parametru important al unitatilor optice este rata de transfer, ce se exprima in multipli fata de rata de transfer de baza, corespunzatoare cd-urilor audio (160Kbps). Un CDRW pe care este notat 52x16x40 poate citi CD-uri cu viteza de 52x160Kbps, le poate scrie cu 16x160Kbps, iar CD urile rewritable (care se pot rescrie) sunt citite cu viteza de 40x160 kbps. Unitatile optice difera si prin metodele in care incearca sa corecteze eventualele greseli datorate de deteriorarea suportului. La discuri uzate, zgariate se reduce viteza de rotatie (si cea de transfer) pentru a avea timp pentru rularea algoritmilor de corectie. Unitatile de optice sunt conectate, ca si discurile hard prin intermediul controlerului EIDE, dar exista si versiuni SCSI. La conectarea unitatilor optice, ca si la cea a hard discurilor, trebuie sa fim atenti la setarile referitoare la relatiile dintre discuri. Aceste setari se fac cu ajutorul jumper-ilor (mici strapuri de scurtcircuitare), ce sa monteaza pe spatele unitatilor. De obicei gasim informatii referitoare la modul de setare chiar pe etichetele produselor. Principiul de baza este, ca pe un cablu IDE putem avea un singur master si un singur slave. Nerespectarea setarilor poate conduce la blocarea sistemului inca din faza de initializare la pornire. In unele sisteme, dupa instalarea unitatilor este necesar si efectuarea unor setari in BIOS, prin care sistemul sa fie determinat sa recunoasca tipul unitatilor montate.

Unitatea de floppy disc

Sunt discuri magnetice de capacitate mica (1,44 Mb), folosite mai ales pentru schimburi de date sau salvari de volum mic. Prezinta o siguranta mica a datelor stocate, utilizarea lor a inceput sa piarda teren, la unele sisteme nici nu se mai include (ex. laptopuri).

Unitati cu benzi magnetice

Sunt suporturi de memorie cu acces secvential folosite la transferuri de date sau salvari de date de volum mare. Reprezinta un suport ieftin pentru arhivare, prezinta o siguranta mare de stocare. Sunt folosite la servere, avand posibilitatea de a realiza proceduri automatizate de salvari. Capacitatea caracteristica a benzilor magnetice este intre 20-500 GB.

Controlere video

Au sarcina de a genera semnalele necesare monitoarelor pentru a vizualiza informatiile pe ecran. Controlerul video primeste de la procesor o harta cu culoarea si luminozitatea fiecarui punct de pe ecran. Adaptorul realizeaza o conversie a datelor binare primite in semnale analogice RGB corespunzatoare celor trei culori de baza (rosu, verde si albastru), pe care le poate afisa monitorul. Pentru a putea face aceasta conversie, placa video trebuie sa dispuna de o memorie suficienta pentru a stoca harta de biti. La monitoarele actuale (SVGA sau XGA) aceasta harta este compusa din aprox. 1200x1000 de puncte elementare. Daca dorim sa avem o adancime de culori de 32 de biti (4 milioane de nuante) la rezolutia de 1200x1000 ar trebui sa dispunem de o memorie de 200x1000x32=38Mb. In placile video actuale se folosesc in mod curent memorii de la 32 la 258 Mb. Aceste memorii trebuie sa fie rapide si sa permita citire si scriere paralela.

Pentru a putea realiza un transfer rapid de date intre procesor si placa video se folosesc magistrale speciale (bus AGP), de latime de 128 biti si viteza de pana la 1Gbps. Pe langa memorie proprie placile video dispun si de un procesor propriu, care poate prelua de la procesorul principale sarcinile referitoare la prelucrarea imaginilor bi- sau tridimensionale.

Placi de sunet si multimedia

Pe langa imagini vizuale calculatoarele pot prelucra , stoca si reda si informatie audio. Pentru a face calculatorul capabil sa redea voce naturala (nu numai semnale electronice "seci") avem nevoie de dispozitive care transforma datele audio stocate digital in forma analogica, de calitate corespunzatoare. Aceasta sarcina este preluata de placa de sunet (sound blaster), care foloseste sintetizoare de sunete sau mostre de sunet pentru producerea unui sunet cat mai apropiat de cel real. Placile de sunet mai performante produc semnal audio de 5 canale, cu efect special de spatialitate (de ex. Dolby Sorround). Pentru a putea reda aceste sunete se folosesc boxe speciale, care dispun de amplificare proprie. Un sistem audio 5+1 , asociat cu un DVD transforma calculatorul intr-un sistem Home Cinema veritabil.

Pentru a putea introduce informatie video in calculator avem nevoie de video blaster, care realizeaza digitizarea semnalului video analogic si transferul catre sistem spre prelucrare si stocare. Pentru a putea receptiona programe Tv avem nevoie de TVtuner, dispozitiv care se poate acorda pe frecventa de emisie si de a transfera imaginea spre monitor - in acest caz calculatorul se transforma in televizor.

Echipamentele video moderne stocheaza datele sub format digital. Pentru a realiza transferul de date de la aceste echipamente in calculator nu mai avem nevoie de adaptoare de conversie, ci de cai de comunicare suficient de rapide. In acest scop s-a elaborat adaptorul "firewire" sau IE1394 folosit la camere video digitale, sau adaptorul USB folosit la aparate foto digitale si la scanare.

Placi de retea

Sunt folosite pentru conectarea calculatoarelor personale la retele locale (LAN). Placa LAN realizeaza conexiunea mediului de transfer folosit de reteaua locala (cablu coaxial, UTP, unde radio) la magistrala de sistem a calculatorului. Fiecare placa de retea dispune de adresa unica, prin care se poate identifica in retea. Traficul din retea se desfasoara conform unor protocoale standardizate, cum ar fi TCP/IP sau IPX. Conform acestor protocoale prin mediul de transmisie se propag pachete de date, ce sunt recunoscute de destinatar prin adresa placii de retea. Cel mai frecvent mediu folosit la realizarea LAN-urilor este cablul torsadat (UTP). Realizarea legaturilor dintre punctele de lucru se face cu un echipament de comunicatie numit HUB, prin care se pot configura relatii ierarhice de mai multe nivele. Scopul LAN-urilor este de a oferi acces spre resursele partajate ale echipamentelor legate catre mai multi utilizator, si folosirea in comun a aplicatiilor. Functionarea placii de retea este descrisa de mediul de transmisie folosit (ex. UTP sau radio), de protocoalele folosite (Ethernet 802.2 sau 802.11 pentru wireless) si de viteza de comunicare (10-1000 Mbps).

Modemuri

Realizeaza legarea portului serial al calculatorului la linie telefonica. Scopul este de a stabili legaturi cu calculatoare aflate la distanta mare. Modemurile preiau datele digitale transmise de calculator prin portul serial, le moduleaza ( le transforma in semnal analogic ce poate fi transferat prin linii telefonice normale) si le transmit. In sens invers, receptioneaza semnal analogic prin linii telefonice, le demoduleaza, le converteste in semnal digital si le preda calculatorului prin portul serial. Caracteristica modemurilor este viteza de transfer ( in jurul a 56 Kbps) si protocolul de corectie a erorilor. Odata cu generalizarea serviciilor de telefonie digitala s-au raspandit modemurile care folosesc banda de transfer digital de tip ISDN sau xDSL. In aceste cazuri modemurile nu mai fac transformari analog-digitale, ci numai asigura legatura printr-un canal digital intre doua puncte terminale. Viteza de comunicatie este determinata in acest caz de latimea de banda disponibila de la furnizorul de servicii telefonic, si poate ajunge la valori de 2-100 Mbps.

Un alt mediu nou de comunicare este cablul TV, care prin spectrul larg de frecvente asigura si transfer de date digitale modulate la viteze de ordinul Mbps.

Echipamente periferice

Se utilizeaza pentru introducerea, respectiv extragerea rezultatelor din calculator.

Dispozitivele de intrare

Sunt acele echipamente care permit sa se introduca date si programe in memoria calculatorului precum si introducerea comenzilor utilizatorului.

Tastatura

Reprezinta dispozitivul principal de intrare si se foloseste pentru introducerea comenzilor si a datelor in sistem. Chiar daca, mai nou, se lucreaza intensiv cu mouse, pentru introduceri de date se utilizeaza tastatura.

Tastaturile sunt de mai multe feluri. Cele clasice sunt cu 84, 101, respectiv 102 taste. Tastatura cu 101 taste a fost dezvoltata de IBM si inregistrata, devenind standard. Aceasta tastatura s-a completat cu noi taste pentru a facilita lucrul cu sistemul de operare Windows (tastele corespunzatoare activarii meniului Start), iar la unele tastaturi se prevad taste ce faciliteaza utilizarea Internetului si controlul dispozitivelor multimedia. Tastele unei astfel de tastaturi pot fi impartite in cinci sectiuni :

Zona de tastatura alfanumerica (zona principala sau zona I - literele si cifrele)

Zona tastelor functionale (zona II - ESC, F1,F12)

Zona tastelor de comenzi pentru controlul cursorului si al ecranului (zona III - PrintScr, Insert, Delete, sagetile,)

Tastatura numerica redusa (zona IV - zona numerica redusa - la dreapta)

Tastele de control multimedia si Internet.

Mouse-ul

Este un dispozitiv de introducere, utilizat pentru selectarea unor optiuni din meniuri sau manipularea unor obiecte cum ar fi texte sau grafice.

Principalele operatii realizate cu un mouse sunt :

Punctarea, numita si click. Aceasta operatie se realizeaza in urma pozitionarii cursorului mouse-ului pe obiectivul respectiv si apasarea scurta a butonului. Operatia se utilizeaza pentru selectarea unui obiect. Uneori se foloseste si dubluclick, adica apasarea rapida de doua ori a butonului stang.

Trasarea, numita si drag. Aceasta operatie se realizeaza analog cu punctarea, cu deosebirea ca dupa apasarea butonului, mouse-ul se deplaseaza cu butonul apasat.

Scroll - miscarea rotitei dintre butoane, realizeaza defilarea pe ecran a listelor lungi

De obicei au doua butoane, butonul stang fiind folosit pentru indicare, iar butonul drept pentru selectarea proprietatilor obiectului indicat. Unele mouse-uri dispun si de o rotita (scroll) intre cele doua butoane, ce este folosit pentru defilarea listelor lungi, ce nu pot incap pe ecran.

Joystick

Realizeaza functii similare cu mouse-ul, are mai multe butoane de comanda, iar miscarea indicatorului (cursorului) este comandata de inclinarea manetei. Este un dispozitiv de intrare destinat pentru comanda jocurilor.

Scanere

Sunt echipamente destinate introducerii imaginilor de pe suport hartie in memoria calculatorului. Un fascicul de lumina parcurge documentul introdus in scaner, iar lumina reflectata este receptionata de un sesizor optic legat la un convertor analog-digital. In acest mod pentru fiecare punct al imaginii va corespunde un sir de biti, prin care este reprezentat culoarea corespunzatoare. Caracterizarea scanerelor se face prin:

rezolutia - numarul de puncte distinse de pe unitatea de lungime- se exprima prin dot/inch. Rezolutia optica se poate interpola, obtinand rezolutii superioare prin mijloace software.

adancimea de culoare - numarul de biti folosit pentru codificarea nuantelor.

Viteza de scanare - numarul de pagini scanate pe minut

Dimensiunea maxima a hartiei

Interfata de conectare utilizata - se foloseste portul paralel sau USB, iar la scanere de mare viteza portul SCSI.

Camere foto digitale

Transfera imaginea pe un card de memorie sub forma digitala, de pe care se poate transfera direct pe calculator. De obicei se leaga la portul USB. Pentru caracterizarea camerelor foto digitale se foloseste:

Rezolutia- numarul de puncte (pixeli) recunoscute de convertorul optic- este de ordinul 2-10 Mpixeli

Capacitatea memoriei interne

Tipul cardului de memorie folosit

Caracteristici optice si mecanice - zoom optic, viteza de declansare, distante focale, sensibilitati etc.

Echipamente de iesire

Ele permit extragerea rezultatelor prelucrarii, pe calculator

Monitorul

Este unul din cele mai importante subsisteme de iesire. Monitoarele au diverse dimensiuni, cele mai raspandite fiind cele cu diagonala de 15, 17, 19 si 21 inchi. Aceste dimensiuni reprezinta dimensiunea tubului si nu a suprafetei de afisare.

Rezolutia monitorului reprezinta numarul de puncte distincte (pixeli) afisabile pe toata suprafata ecranului. Este evident ca, cu cat numarul de puncte este mai mare, cu atat imaginile au mai multe detalii, sunt mai clare si deci rezolutia monitorului este mai buna. Numarul de puncte se indica sub forma produsului dintre numarul de caractere dintr-o linie (numarul de coloane) si numarul de linii. Pentru ecrane color se folosesc standardele VGA, SVGA, XGA. Un alt parametru important este dimensiunea grilei tubului cinescop, grila ca gauri mici (0.24 mm) este de calitate mai buna. Din punct de vedere al ergonomiei este important rata de refresh - la o frecventa apropiata de 50 HZ se produc interferente cu lumina artificiala. Un monitor de calitate are frecventa de refresh de 110 Khz pe orizontala si 85 Hz pe verticala.

In prezent locul monitoarelor cu tub cinescop este preluat de monitoarele LCD. Aceste monitoare nu au radiatii, au o geometrie perfecta a imaginii pe toata suprafata ecranului, au dimensiuni reduse, consum mic, dar sunt (deocamdata) mai scumpe. Pentru caracterizarea ecranelor folosim intensitatea luminoasa (350cd/m²), timpul de raspuns (30 ms) si contrastul (400:1). La ecranele de dimensiune mai mare se foloseste tehnologia plasma, cu care se pot produce ecrane cu diametru de peste un metru.

Imprimanta

Imprimantele sunt principalele echipamente de iesire care realizeaza tiparirea pe hartie a informatiilor alfanumerice sau grafice.

Structura generala a unui echipament de imprimare este definita de existenta unor blocuri functionale cum ar fi :

Blocul de imprimare

Sistemul de avans al hartiei

Blocul logic de comanda

Interfata

Imprimantele se clasifica dupa mai multe criterii.

dupa principiul de functionare

Matriciale - realizeaza transferul punctelor prin lovituri aplicate de acele capului e imprimare pe o banda tusata.

Cu jet de cerneala - se imprastie mici pete de cerneala dintr-un cap format din zeci de duze.

Laser - un fascicul de laser polarizeaza un cilindru fotosensibil, de care se lipeste un praf fin (toner), ce se transpune de pe cilindru pe hartie.

termice - datele sunt transferate pe o hartie termosensibila.

dupa cantitatea listata pe unitate de timp

Numar de caractere sau linii de text listate (200-1000caractere pe secunda, respectiv 20-1000 linii pe minut )

Numar de pagini pe minut (10-50 pagini pe minut)

dupa calitatea tiparirii -numarul de puncte pe inch (dpi) de la 200 la 4000 dpi

dupa costurile pe pagina, dupa cantitatea normala de exemplare listate pe luna.

Interfete pentru cuplarea echipamentelor periferice

Interfata este un dispozitiv utilizat pentru a permite comunicatia intre doua echipamente cu caracteristic functionale diferite, avand rolul de adaptare functionala si electrica intre cele doua echipamente.

Interfetele pentru cuplarea echipamentelor periferice adapteaza semnalele de pe magistrala microprocesorului la cerintele perifericului. Se poate spune ca interfata are un rol de comanda (control) a functionarii dispozitivului periferic.

Interfetele se pot clasifica in :

Interfete de intrare : datele ies din echipamentul periferic si intra in unitatea centrala. Exemplu : interfata pentru tastatura, mouse, etc.

Interfete de iesire : datele intra in echipamentul periferic, venind de la unitatea centrala. Exemplu : interfata pentru imprimanta, portul serial, USB,etc.

O alta clasificare a interfetelor poate fi facuta in functie de modalitatea de transmitere a datelor:

Interfete seriale : in care transferul datelor intre echipamentul periferic si microprocesor se realizeaza serial, bit cu bit, pe o linie de comunicatie.

Interfete paralele : transferul se realizeaza in paralel, pe mai multe linii fizice diferite, fiind necesara asigurarea unei sincronizari intre diverse semnale transmise simultan.

Pe langa clasicele interfete paralele si seriale au aparut interfete seriale rapide, destinate conectarii diferitelor echipamente digitale. Asemenea interfete sunt interfata USB, ajunsa la versiunea 2, si interfata IE1394 numita si firewire.

Retele de calculatoare

In prezent foarte rar mai gasim calculatoare izolate, care sa prelucreze local toate datele necesare utilizatorului, fara a avea legaturi cu alte echipamente sau furnizori de servicii. Ramura cu cea mai dinamica dezvoltare a tehnicii de calcul este cea a retelelor de calculatoare si a serviciilor asociate. Scopul urmarit este de a asigura legatura echipamentelor diverse situate geografic la distante oarecare in vederea furnizarii de servicii complexe, cum ar fi accesul la bazele de date centralizate sau rezolvarea necesitatilor de comunicare.

Avantaje:

partajarea resurselor - resurse scumpe si rapide pot fi folosite in comun de mai multi utilizatori.

cresterea sigurantei, elemente redundante - elementele critice ale unui sistem se pot dubla si plasa in locuri diferite, la defectarea uneia intra in functiune rezerva, fara a afecta functionarea sistemului in intregime.

cresterea vitezei de prelucrare prin distribuirea sarcinilor

rezolvarea necesitatilor de comunicare, transfer de informatii

lucrul in echipa (teamwork)

Necesitati:

Asigurarea suportului fizic pt. realizarea transferului de date (LAN,WAN, Internet) prin legaturi permanente sau de tip comutat (linii telefonice analogice si digitale xDSL). Scopul este de a obtine o latime de banda (numarul de kilobiti transferati pe secunda) suficiente pentru satisfacerea nevoilor de comunicare.

Standardizari- in scopul interconectibilitatii retelelor- la nivel de protocoale si servicii - se urmareste participarea la traficul din retea a unui grup divers de echipamente, conditia fiind sa respecte regulile (protocoalele) de comunicare. Pentru fiecare sarcina de comunicare corespunde un protocol. Sistemul de standarde OSI defineste 7 nivele de protocoale. Pentru retelele curente la nivelul traficului de retea s-a generalizat protocolul TCP-IP, bazat pe protocolul Ethernet ca mod de acces la mediul fizic.

Utilizarea sistemelor de operare care sa corespunda necesitatilor lucrului in retea.

Rezolvarea problemelor de identificare si de securitate (audit) - este necesitatea de a putea identifica utilizatorii care au initiat o anumita comanda sau prelucrare, precum si de a putea contoriza utilizarea resurselor comune.

Definirea drepturilor de acces diferentiat asupra resurselor retelei

Criptarea informatiilor transmise (PGP cu chei publice si private, PPTP prin canale Internet)

Restrictionarea accesului la resursele retelei (firewall, proxy, monitorizarea portilor de acces, validarea utilizatorilor prin identificarea timpului si locului accesului)

Dezvoltari de programe de tip client-server- aceste programe sunt special concepute pentru a putea fi utilizate in mod partajat, partea de server asigura prelucrarea cererilor formulate pa partea clientilor, si rezultatele sunt furnizate pentru clienti cu un trafic minim de retea.

In prezent exista o varietate foarte mare de realizare a legaturilor dintre calculatoare. Clasificarea retelelor se poate face dupa:

Aria de desfasurare

LAN- nr. de 2-500 calculatoare conectate , amplasate intr-o cladire

WAN sute-mii de calculatoare amplasate intr-o arie mare (ex. mai multe orase), conectate prin elemente specifice (routere), realizate cu medii diverse

Internet - mai multe retele interconectate prin diverse metode. Foloseste medii de transfer dedicate (cabluri, fibra optica, satelit, unde radio) precum si linii telefonice sau retele de TV cablu.

Suportul fizic de transfer:

Cablu coaxial - folosit la retele locale cu banda larga de frecvente, de exemplu la sistemele CATV, la care pe langa transferul de date se transmit si semnale analogice

Cablu UTP -format din 4 perechi de cablu torsadat, se foloseste la frecvente de la 100 la 1000MHz pentru realizarea cablajelor integrate pentru trafic de date si voce.

Fibra optica - este folosi ca suport pentru circuitele principale ale LAN-urilor (backbone) si pentru realizarea traficului intre WAN-uri. Pot duce un trafic de mii de Mbps, pe mai multe canale.

Unde radio, microunde, infrarosii - numite si medii wireless- realizeaza legaturi fara fir. Sunt avantajoase in mediile aglomerate, birouri sau orase, la care nu putem realiza cablaje, sau unde se impune mobilitate. Utilizarea undelor radio impune luarea masurilor de siguranta a datelor.

Topologia urmata

Bus- statiile de lucru sunt inlantuite pe o magistrala lineara.

Inel - statiile sunt legate la un inel, fiecare statie trebuie sa cunoasca doar vecinii imediat alaturati.

Stelara - statiile sunt legate la un punct central, in care se afla un repartitor de pachete.

Ierarhic cu distributie stelara

Legatura interfetelor din calculatoare se realizeaza cu echipamente de comunicatii specializate (hub, switch) . Identificarea cailor de acces catre participantii de trafic se face cu ajutorul routerelor.

In figura alaturata se prezinta un caz concret de realizare a unui LAN cu topologie ierarhica stelara si cu legaturi la Internet pe linii dedicate prin intermediul unui router.

Exemple de sisteme de operare in retea:

Functionarea retelelor de calculatoare este posibila numai daca avem si componente de software specializate. Dintre acestea softul de baza, sistemul de operare trebuie sa aiba componente ce deservesc comunicatiile dintre nodurile retelei, sa ofera servicii de conectivitate si de partajare. In continuare amintim principalele sisteme de operare utilizate in retele de calculatoare:

UNIX - folosit la retele mari, cu servere specializate, clienti multi, echipamente diverse, securitate sporita, administrare complexa- specific pentru calculatoare mari

Netware - intalnit la retele mari si medii, este un sistem deosebit de fiabil, se pot realiza retele distribuite.

Windows - este sistemul de operare cel mai larg raspandit, este usor de administrat, are un suport tehnic foarte bun, cu foarte multe aplicatii scrise pentru acest mediu. Are versiuni ce sunt folosite la servere dar este utilizat de asemenea ca si client si in cazul retelelor ce au la baza un sever Unix sau Netware.

Linux - este distribuit gratuit, dar necesita cunostinte prealabile pt. instalare si configurare. Se dezvolta dinamic, flexibil - ideal pt. servere de comunicatii si de aplicatii pt. retele mici si medii.

MAC-OS : este folosit pe statii grafice, ruleaza pe calculatoare Macintosh, Este sistemul ideal pt. tehnoredactare, grafica si aplicatiile multimedia.

Realizare de aplicatii client-server

Pe langa software-ul de baza utilizarea retelelor de calculatoare presupune si dezvoltarea de aplicatii ce se bazeaza pe modul de lucru distribuit si partajat. Aplicatiile se ruleaza diferentiat, partea de prelucrare (ce necesita resurse multe) se realizeze pe calculatoarele puternice (servere), partea de afisare si interfata se ruleaza pe client. Traficul (schimbul de date) dintre client si server trebuie sa fie tinut la minimul necesar.

Exemplificare cu produse Microsoft: pe partea de server ruleaza aplicatiile BackOffice (server de comunicatii si de Internet, server de baze de date SQL, server ISA, bazate pe Windows2K Server), iar pe partea de client sunt aplicatiile de interogare a serverului ca Inerent Explorer, Outlook, clientii bazelor de date (forme si rapoarte), precum si aplicatiile locale gen Office (Word, Excell, PowerPoint etc.)