De la bun început, haideți să vedem ce este un computer. Într-o exprimare simplă, un computer – denumit și sistem de calcul sau sistem informatic – este un dispozitiv electronic care primește date inițiale, precum numere, texte sau imagini și folosește un set de instrucțiuni (un program) pentru a prelucra și transforma aceste date în informații importante, în formate diferite, ca produs final.
Elementele care fac ca un sistem informatic să funcționeze sunt clasificate în general în două grupuri, hardware și software.
Hardware se referă la elementele fizice ale unui sistem informatic sau electronic: computerul ca atare sau echipamentul informatic extern. Tastatura, monitorul și componentele electronic de la interiorul unității centrale sunt toate hardware.
Prin contrast, software reprezintă componenta „fără formă materială”, instrucțiunile care îi spun unui computer ce să facă. Acesta ne permite să „vorbim” cu computerul fără a cunoaște limbajul de programare. Componentele cele mai importante care formează programul software al unui computer sunt sistemul de operare (OS) și aplicațiile.
Sistemul de operare acționează ca o interfață între hardware și programele de aplicații. Deoarece de obicei rulează mai multe programe informatice în același timp și toate acestea trebuie să acceseze resursele calculatorului, sistemul de operare coordonează această activitate pentru a se asigura că fiecare program obține ceea ce are nevoie.
Programele aplicație realizează sarcini specifice într-un sistem: un program de editare de text, un player audio, un motor de navigare pe web și așa mai departe.
Hardware și software sunt puternic interconectate: fără software, hardware-ul unui calculator nu ar avea nicio funcție. Fără hardware-ul necesar pentru realizarea sarcinilor indicate de software, programele software ar fi inutile.
Componentele hardware trebuie să aibă anumite caracteristice pentru a permite software-ului să funcționeze bine. Aceste componente ale unui sistem informatic interacționează unele cu celelalte pentru a realiza sarcini specifice, prin urmare, pentru a le înțelege, este important să înțelegem procesul în întregime, deoarece acestea depind unele de celelalte pentru a funcționa corect. În mod tipic, această interconectare este reprezentată în straturi.
Stratul cel mai de sus al sistemului informatic este reprezentat de aplicațiile software – programele pe care le folosim de obicei care ne permit să interacționăm cu computerul.
Sub acest strat găsim sistemul de operare – acesta acționează ca un traducător între aplicații și hardware astfel încât acestea să se înțeleagă între ele.
La stratul cel mai de jos găsim hardware – toate dispozitivele pe care le putem atinge fizic. Sistemele de operare trebuie să fie găzduite într-un hardware specific pentru a funcționa bine.
Acest proces este comun tuturor sistemelor informatice, indiferent că sunt computere personale sau industriale.
Un prim plan cu hardware
Vom analiza acum principalele componente hardware ale unui computer și ce rol joacă fiecare componentă. Pentru noi este important să cunoaștem aceste componente și caracteristicile lor deoarece ele determină modul în care computerele realizează sarcinile pe care noi le solicităm computerelor. Atunci când cumpărați un computer nou sau înlocuiți piese ale computerului din dotare, se poate să fie necesar să cunoașteți elementele specifice de hardware pentru a vă asigura că va funcționa corect pentru ceea ce aveți nevoie: să lucrați, să navigați pe internet sau să jucați jocuri video.
Deși ne vom concentra în principal pe computerul personal – deoarece este unul dintre cele mai obișnuite tipuri de computere – și pe dispozitivele periferice care sunt utilizate în mod obișnuit cu acesta, aceleași principii se aplică tuturor computerelor.
Componentele unui computer pentru scop general se pot împărți în două categorii: interne și externe. Hardware-ul intern al computerului se referă la acele componente concepute să se potrivească la interiorul sistemului informatic, care au toate roluri importante. Componentele externe se conectează la un sistem informatic din exterior. Acestea nu sunt necesare pentru ca sistemul să funcționeze, însă ne fac experiența de utilizare mai ușoară sau mai bună într-un anumit fel.
Printre componentele unui computer se includ următoarele:
Procesorul
Procesorul sau unitatea de procesare centrală (CPU) execută instrucțiuni organizate în programe („software”) care îi spun computerului care date să le proceseze și cum să le proceseze. Fără un CPU nu am putea rula programe pe un computer.
Adesea se mai denumește și „creierul” unui computer, conținând toate circuitele necesare pentru procesarea informațiilor inițiale de proces, a datelor stocate și a rezultatelor finale.
Viteza la care procesorul procesează informații se măsoară în gigaherți (GHz). În general, cu cât este mai mare viteza, cu atât mai rapid funcționează computerul.
Unitatea de memorie
Unitatea de memorie este ceea ce permite computerului să rețină date și informații. La fel ca memoria umană, există memoria pe termen scurt (RAM) și memoria pe termen lung (unitatea de hard disk).
RAM („random-access memory”, memorie cu acces aleatoriu) și ROM („read-only-memory”, memorie numai pentru citit) se folosesc la stocarea datelor informatice, iar acestea pot fi accesate direct de către CPU.
RAM se folosește la stocarea temporară a informațiilor care sunt utilizate în prezent de către computer.
ROM se folosește în permanență pentru a stoca instrucțiuni care îi spun computerului cum să se deschidă. De asemenea, aceasta încarcă sistemul de operare.
Unitatea de hard disk (care poate fi fie internă, fie externă) se utilizează pentru a stoca permanent date și programe atât timp cât avem nevoie de acestea.
Conținutul RAM este volatil și șters de îndată ce nu mai este curent electric în computer. Pentru a vă salva munca chiar și după ce s-a închis calculatorul, trebuie să o salvați pe un dispozitiv de stocare permanentă (intern sau extern).
Placa de bază
Cunoscută sub denumirea de „placă de bază”, este hub-ul care permite conectarea între toate componentele și perifericele legate la computer.
Placa de bază alocă curent electric acolo unde este necesar și comunică cu și coordonează toate celelalte componente - ceea ce o face să fie una dintre cele mai importante piese de hardware dintr-un computer.
Toate celelalte componente se conectează la placa de bază fie direct (direct în placa de circuite), fie indirect (prin intermediul porturilor USB) și colaborează pentru a forma sistemul informatic.
Placa grafică
Placa grafică sau cardul video este un dispozitiv hardware care se conectează la placa de bază și permite computerului să afișeze imagini pe monitor.
Procesorul plăcii grafice, denumit unitate de procesare grafică (GPU), este asemănător cu CPU-ul computerului, însă este conceput în mod special pentru realizarea de calcule matematice și geometrice complexe care sunt necesare pentru redarea grafică.
GPU-urile sunt nuclee specializate de procesare care se pot folosi pentru accelerarea proceselor de calcul. Concepute inițial pentru a procesa imagini și date vizuale, GPU-urile se adoptă în prezent pentru consolidarea altor procese de calcul, cum ar fi învățarea în profunzime sau infrastructura inteligenței artificiale moderne.
Placa de sunet
Plăcile de sunet sunt dispozitive hardware interne care se conectează la placa de bază și permit sistemului informatic să producă sunete. Acestea permit utilizatorilor să își conecteze microfoanele pentru a introduce sunetele în computer.
Unitatea de alimentare
Unitatea de alimentare este punctul în care intră curentul electric în computerul dumneavoastră dintr-o sursă externă de alimentare după care este alocat de placa de bază către componentele hardware individuale.
Dispozitivele de acționare
Acestea sunt dispozitive prin intermediul cărora intră datele și instrucțiunile într-un computer.
Dispozitivele de acționare se împart în două categorii: dispozitive de acționare manuale (de exemplu un mouse, tastatura, ecranul tactil sau scannerul), care trebuie să fie operate de către om care introduce informațiile și dispozitive de acționare automate (un cititor de coduri de bare sau un cititor de carduri, de exemplu), care pot introduce ele însele informații.
Dispozitive de afișare
Odată ce datele introduse au fost prelucrate, devin informații utilizabile care se transmit utilizatorului prin intermediul dispozitivelor de afișare.
Un dispozitiv de afișare este un ecran de afișare, o imprimantă sau un alt dispozitiv care vă permite să vedeți ce a realizat computerul.
La un computer laptop, toate componentele hardware sunt integrate împreună. Și pentru a merge chiar mai departe, un telefon inteligent conține aceleași elemente integrate într-un dispozitiv chiar și mai mic.
Atunci când își imaginează un computer, majoritatea oamenilor își imaginează computerul personal pe care îl au acasă sau computerul desktop de la lucru. Cu toate acestea, în prezent, computerele au multe forme și se folosesc pentru o gamă variată de funcții. De la prelucrarea și producerea de date, computerele pot avea, de asemenea, capacități de „acționare” cum ar fi controlarea sistemelor, robotica și așa mai departe.
Revoluția dispozitivelor de stocare de date
Un computer digital reprezintă datele cu ajutorul sistemului numerelor binare. Acest fapt înseamnă că orice formă de informații, indiferent că sunt numere, text, imagini sau fișiere audio, se poate converti în cifre binare, fiecare dintre acestea având o valoare de 1 sau 0. Unitatea cea mai răspândită de stocare este byte-ul, egal cu 8 biți. O informație poate fi gestionată de orice computer sau dispozitiv al cărui spațiu de stocare este suficient de mare pentru a permite reprezentarea binară a respectivei informații, sau, pur și simplu, a datelor.
Prin urmare, capacitatea de stocare a datelor le furnizează computerelor una dintre funcțiile fundamentale ale acestora, și anume aceea de reținere a datelor digitale. Deși în prezent considerăm că această funcție este ca un dat, stocarea de date informatice a parcurs un drum lung de la începuturile calculului.
La început, computerele erau programate cu ajutorul unor foi rigide de hârtie cu comenzi și alte date reprezentate de prezența sau absența găurilor. Aceste cartonașe urmau să fie înlocuite ulterior cu bobine de bandă magnetică, care erau mai ușor de gestionat din punctul de vedere al spațiului, din moment ce stocarea cartonașelor în stive era foarte puțin practică, dar tot era nevoie de mult timp și multă muncă pentru a programa, iar procesul era îndelungat.
Primele computere personale nu aveau nicio capacitate internă de stocare a datelor (unitate de hard), prin urmare software-ul, care la momentul respectiv era foarte simplu și avea nevoie doar de cantități mici de date, era încărcat cu ajutorul dischetelor. Acest fapt s-a modificat odată cu evoluția hardware. Atunci când unitățile hard devin standard, software-ul poate fi instalat pe computer. Acest fapt a însemnat că întreprinderile puteau vinde computere cu un sistem de operare și cu aplicații deja instalate. Oamenii nu mai trebuiau să schimbe dischetele între diferitele software, modul de funcționare a computerului devenind mai eficient și mai eficace.
Lucrurile au continuat să se îmbunătățească: am obținut CD-ROM-urile, ulterior CD-urile, pe urmă DVD-urile și unitățile de HDD din ce în ce mai mari. Iar odată cu evoluția internetului, oamenii nu mai trebuie să cumpere software pe CD, deoarece ne putem descărca programele noastre sau chiar le putem utiliza direct din „cloud”.
Tipurile de computere
Vom analiza acum diferitele tipuri de computere disponibile în prezent, în conformitate cu scopul general al acestora.
Computere personale
Computerul personal (PC) este un computer conceput pentru utilizarea generală de către o singură persoană. Are conectat un monitor, tastatură și CPU, și s-a dezvoltat devenind un instrument convenabil și flexibil capabil să opereze independent sau ca parte a unei rețele organizaționale. În prezent, computerele personale sunt de diferite forme și dimensiuni, de la desktopuri la laptopuri și de la telefoane mobile la tablete. Vom analiza mai îndeaproape tipurile de PC în secțiunea următoare.
Serverele
Serverele sunt computere care au fost optimizate pentru a furniza servicii celorlalte calculatoare dintr-o rețea și, de obicei, au procesoare puternice, multă memorie și unități HDD mari. De exemplu, există servere home media, servere web și servere de imprimare. Există, de asemenea, servere pentru fișiere și servere pentru baze de date. Întreprinderile se bazează pe servere pentru furnizarea de informații, prelucrarea de comenzi, monitorizarea datelor de expediere, asimilarea formulelor științifice și așa mai departe.
Unități centrale de computere
Acestea sunt computere mari cu o capacitate și viteză de prelucrare ridicate. Unitățile centrale execută mai multe programe în același timp și sunt capabile să susțină sute, sau chiar mii de utilizatori simultan. Unitățile centrale au arhitecturi foarte rezistente, ceea ce conduce la fiabilitate și securitate ridicate. Aceste unități se definesc printr-o disponibilitate ridicată, adesea funcționează ani de zile fără întrerupere, având loc reparații și modernizări de hardware în cursul duratei normale de funcționare și chiar sunt capabile să continue să funcționeze în cazul în care o componentă intră în pană.
Prin urmare, acestea sunt în general utilizate de guverne și organizații mari, pentru prelucrarea datelor colective, aplicații critice și pentru a contribui la securizarea nenumăratelor tranzacții sensibile, a statisticilor industriale și privind consumatorii, printre alte sarcini.
Supercomputerele
Supercomputerele sunt ca mașinile de curse ale lumii computerelor; sunt în avangarda capacității actuale de prelucrare, în special în termeni de viteză de calcul. Se pot construi fie pornind de la un număr mic de componente foarte puternice, fie de la un set mai mare de unități mai puțin puternice și se folosesc pentru aplicații specializate care necesită un număr imens de calcule matematice. Supercomputerele se pot găsi, de exemplu, la institute de cercetare sau la stații de prognoză meteo, acolo unde viteza de calcul este esențială.
Computere integrate
Computerele integrate sunt incorporate în alte dispozitive, mai curând decât să fie computere de sine stătătoare și sunt concepute să execute sarcini specifice. Printre exemple se includ camerele digitale, playere audio și aproape orice tip de sistem de control industrial sau domestic. De exemplu, majoritatea telefoanelor mobile conțin în realitate câteva computere separate: în plus față de cardul SIM, un telefon poate avea un alt microprocesor care se ocupă de comunicațiile radio și un al doilea cip de computer pentru a rula toate aplicațiile care folosesc intens procesorul, cum sunt jocurile. Chiar și mașinile de spălat au în prezent un microprocesor integrat, pentru a calcula ciclul de spălare și pentru a acționa motorul tamburului pentru haine cât mai eficient cu putință.
După cum am văzut, computerele din prezent sunt foarte versatile, iar flexibilitatea și potențialul acestora de îmbunătățire transmit ideea că revoluția computerelor este încă în curs.
