Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

93361241097364 infractiuniindomeniulinformatic

3,351 views

Published on

  • Be the first to comment

93361241097364 infractiuniindomeniulinformatic

  1. 1. Dr. Maxim Dobrinoiu INFRACŢIUNI ÎN DOMENIUL INFORMATIC BUCUREŞTI 2006
  2. 2. 2 CUPRINS CAPITOLUL I – SISTEME INFORMATICE ....................................................... 6 SECŢIUNEA 1 – ASPECTE INTRODUCTIVE.............................................................. 6 1.1 Teoria Generală a Sistemelor ……………………………………………………………………… . 6 1.1.1 Sistem şi structură …………………………………………………………………..………... 6 1.1.2 Sistemul. Noţiune şi model ……………………………………………………………….... 8 1.2 Ştiinţa Ciberneticii ………………………………………………………………………………....... 10 1.2.1 Conceptul de cibernetică ………………………………………………………………… .. 10 1.2.2 Semnificaţia ciberneticii ………………………………………………………………… ... 14 SECŢIUNEA 2 – ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL ..............................18 2.1 Chestiuni generale despre calculator …………………………………………………….. …….. 18 2.2 Arhitectura unui calculator personal ……………………………………………………………. 19 2.3 Mediile de stocare ………………………………………………………………………………….. 24 2.4 Dispozitive periferice ……………………………………………………………………………… 33 SECŢIUNEA 3 – REŢELE DE CALCULATOARE ......................................................41 3.1 Teleprelucrarea datelor …………………………………………………………………… ............... 41 3.2 Tipuri de reţele ………………………………………………………………………………............... 42 3.3 Transmisia informaţiei în cadrul reţelelor ……………………………………… ........................ 47 3.4 Protocoale de comunicaţii ………………………………………………………………….. ........... 49 3.4.1 Modelul de referinţă ISO/OSI ………………………… .................................................... 50 3.4.2 Modelul TCP/IP ……………………………………………………………………................ 52 3.5 Elemente de interconectare a reţelelor ………………………………………………… ............... 53 3.5.1 Repetorul ………………………………………………………………………………............. 54 3.5.2 Puntea ………………………………………………………………………………................... 54 3.5.3 Routerul ……………………………………………………………………………….. ............ 55 3.5.4 Porţile ………………………………………………………………………………….. ............. 56 SECŢIUNEA 4 – INTERNETUL ....................................................................................57 4.1 Introducere …………………………………………………………………………………….. ........... 57 4.2 Structura pachetului TCP/IP ……………………………………………………………….............. 59 4.3 Moduri de conectare la Internet ……………………………………………………………............ 66 4.4 Aplicaţii de reţea în Internet ……………………………………………………………….. ............ 68 4.5 World Wide Web ……………………………………………………………………………. ............. 73
  3. 3. 3 CAPITOLUL II – REGLEMENTĂRI JURIDICE INTERNAŢIONALE ...81 SECŢIUNEA 1 – CRIMINALITATEA INFORMATICĂ ÎN REGLEMENTĂRI INTERNAŢIONALE........................................................................................................81 1.1 Introducere. Istoric........................................................................................................81 1.2 Fenomenul criminalităţii informatice.............................................................................83 1.3 Recomandări. Rezoluţii. Convenţii ...............................................................................86 SECŢIUNEA 2 – ASPECTE DE DREPT COMPARAT PRIVIND CRIMINALITATEA INFORMATICĂ............................................................................................................... 98 CAPITOLUL III – REGLEMENTĂRI JURIDICE INTERNE ...................155 SECŢIUNEA 1 – CADRUL LEGAL ............................................................................ 155 SECŢIUNEA 2 – ANALIZA INFRACŢIUNILOR PREVĂZUTE ÎN LEGEA 161/2003 ......................................................................................................................................... 159 2.1 Explicaţii terminologice .............................................................................................................. 159 2.2 Accesul ilegal la un sistem informatic ...................................................................................... 162 2.3 Interceptarea ilegală a unei transmisii de date informatice................................................... 174 2.4 Alterarea integrităţii datelor informatice .................................................................................. 189 2.5 Perturbarea funcţionării sistemelor informatice...................................................................... 205 2.6 Operaţiuni ilegale cu dispozitive şi programe informatice ................................................... 209 2.7 Falsul informatic ........................................................................................................................... 213 2.8 Frauda informatică ........................................................................................................................ 225 2.9 Pornografia infantilă prin intermediul sistemelor informatice............................................. 233 SECŢIUNEA 3 – ASPECTE PRIVIND UNITATEA ŞI CONCURSUL DE INFRACŢIUNI ..............................................................................................................238 3.1 Aspecte privind unitatea şi concursul de infracţiuni .............................................................. 238 3.1.1 Unitatea şi concursul de infracţiuni în cazul infracţiunilor îndreptate împotriva confidenţialităţii şi integrităţii datelor informatice............................................238 3.1.2 Unitatea şi concursul de infracţiuni în cazul infracţiunilor informatice...............242 3.2 Diferenţierea între infracţiunile îndreptate împotriva datelor şi sistemelor informatice şi alte infracţiuni ...........................................................................................................244 3.2.1 Infracţiunea de acces ilegal la un sistem informatic şi infracţiunea de accesare neautorizată a unui sistem electronic, prevăzută de art. 279 alin 2 din Legea 297/2004 privind piaţa de capital ................................................................................. 245 3.2.2 Infracţiunea de interceptare ilegală a unei transmisii de date informatice şi infracţiunea de violare a secretului corespondenţei, prevăzută de art. 195 C.pen. .............................................................................................................................................. 246 3.2.3 Infracţiunea de alterare a integrităţii datelor informatice şi infracţiunile de distrugere şi furt, prevăzute de art. 217, respectiv 208 C.pen................................. 246 3.2.4 Infracţiunea de fals informatic şi infracţiunile de fals prevăzute în Titlul VII din C.pen. ..............................................................................................................247
  4. 4. 4 3.2.5 Infracţiunea de fraudă informatică şi infracţiunea de înşelăciune, prevăzută de art. 215 C.pen ........................................................................................................................... 248 3.2.6 Infracţiuni săvârşite prin intermediul sistemelor informatice în domeniul drepturilor de autor şi drepturilor conexe prevăzute în Legea 8/1996....................................... 250 3.2.7 Infracţiunile prevăzute în art. 24-28 din Legea 365/2002 privind comerţul electronic şi infracţiunile contra datelor şi sistemelor informatice ........................ 251 CAPITOLUL IV – ASPECTE DE PROCEDURĂ ........................................253 SECŢIUNEA 1 – ASPECTE DE DREPT PROCESUAL PRIVIND CRIMINALITATEA INFORMATICĂ LA NIVEL INTERNAŢIONAL ...................253 1.1 Introducere ………………………………………………………………………………………..........253 1.2 Competenţa organelor de cercetare penală de a descoperi şi strânge probe dintr-un mediu informatizat ……………………………………………………………………………........................ 254 1.3 Identificarea şi ridicarea de date informatice înregistrate sau stocate în sisteme sau pe suporţi informatici ………………………………………………………………………………....... 255 1.4 Obligaţia cooperării active ……………………………………………………………………........ 257 1.5 Punerea sub supraveghere a sistemelor informatice şi de telecomunicaţii …………. ........259 1.6 Legalitatea strângerii, înregistrării şi interconexiunii de date cu caracter personal în cadrul procedurii penale …………………………………………………………………………………...... 260 1.7 Admisibilitatea probelor produse în cadrul sistemelor informatice în procedura penală................................................................................................................................................. ........262 SECŢIUNEA 2 – ASPECTE DE PROCEDURĂ ÎN DREPTUL INTERN ..................266 2.1 Introducere ..................................................................................................................................... 266 2.2 Sfera de aplicare............................................................................................................................. 267 2.3 Conservarea datelor informatice................................................................................................. 268 2.4 Ridicarea probelor care conţin date informatice ..................................................................... 269 2.5 Percheziţia ...................................................................................................................................... 270 2.6 Interceptarea şi înregistrarea comunicaţiilor desfăşurate prin intermediul sistemelor informatice ...................................................................................................................................... 272 SECŢIUNEA 3 – COOPERAREA INTERNAŢIONALĂ ...........................................274 CAPITOLUL V – ASPECTE CRIMINOLOGICE PRIVIND INFRACŢIONALITATEA INFORMATICĂ ................................................276 SECŢIUNEA 1 – VULNERABILITATEA SISTEMELOR INFORMATICE ........... 276 1.1 Factori care generează pericole ………………………………………………………………....... 276 1.2 Forme de manifestare a pericolelor în sistemele informaţionale …………………….......... 280 SECŢIUNEA 2 – INFRACTORII DIGITALI ..............................................................284
  5. 5. 5 SECŢIUNEA 3 – ACTIVISM, HACKTIVISM ŞI TERORISM INFORMATIC........ 297 3.1 Informaţie şi război informaţional ...............................................................................297 3.2 Concepte ......................................................................................................................................... 298 3.3 Activismul....................................................................................................................................... 301 3.3.1 Colectarea de informaţii .................................................................................................. 302 3.3.2 Publicarea ............................................................................................................................ 304 3.3.3 Dialogul................................................................................................................................ 309 3.3.4 Coordonarea acţiunilor...................................................................................................... 310 3.3.5 Acţiuni de lobby pe lângă factorii de decizie............................................................... 312 3.4 Hacktivismul...............................................................................................................314 3.4.1 Protestul virtual şi blocada............................................................................................... 315 3.4.2 Bombele Email................................................................................................................... 316 3.4.3 Penetrarea paginilor de Web şi accesul neautorizat în sistemele de calcul .......... 318 3.4.4 Atacuri virale ...................................................................................................................... 321 3.5 Terorismul informatic .................................................................................................................. 323 3.5.1 Cyberterorismul – un termen atipic ............................................................................... 324 3.5.2 Potenţialul terorismului informatic ................................................................................ 325 3.5.3 Organizaţii cu potenţial terorist în domeniul IT .......................................................... 328 3.5.4 Cauzele recurgerii la cyberterorism ...................................................................330 3.5.5 Caracteristici ale cyberterorismului ............................................................................... 331 3.5.6 Domenii de risc................................................................................................................... 333 3.5.7 Necesitatea elaborării unui cadrul legislativ................................................................. 335 3.5.8 Măsuri de prevenire a terorismului informatic ............................................................ 336 3.6 Concluzii.......................................................................................................................................... 338 CONCLUZII ŞI PROPUNERI DE LEGE FERENDA .................................342 BIBLIOGRAFIE ..............................................................................................350
  6. 6. 6 CAPITOLUL I SISTEME INFORMATICE SECŢIUNEA 1 ASPECTE INTRODUCTIVE Înainte de a intra în explicaţiile tehnice absolut necesare pentru înţelegerea elementului material în cazul infracţiunilor îndreptate împotriva datelor şi sistemelor informatice, am considerat interesant să fac o introducere în filozofia care a stat la baza creării maşinilor automate de prelucrare a datelor. Am considerat necesar să fac referire la teoria generală a sistemelor şi la cibernetică, pentru a înţelege pe de o parte principiile generale de funcţionare ale sistemelor informatice, iar pe de alt parte implicaţiile pe care aceste sisteme le pot avea asupra societăţii şi a evoluţiei ulterioare a acesteia. 1.1. Teoria generală a sistemelor 1.1.1. Sistem şi structură Conceptele de structură şi sistem apar în lucrările mai multor autori şi de aceea vom prezenta în continuare o scurtă istorie a evoluţiei acestor concepte necesare pentru înţelegerea sistemului informatic şi a legăturii acestuia cu sistemul dreptului. Etimologic, termenul de structură provine din latinescul "structura", care înseamnă construcţie, clădire. Preluat de limbile europene, acest concept înglobează ideea de edificiu, respectiv de mod de a construi. Ca urmare a dezvoltării din secolul al XIX-lea, conceptul de structură începe să capete semnificaţia de configuraţie, constituţie în care sunt importante elementele componente şi legăturile dintre acestea. Spre sfârşitul secolului al XIX-lea, se observă o înlocuire a proprietăţilor sumative cu cele integrative, prin folosirea termenilor de întreg şi de totalitate, pentru evidenţierea unor proprietăţi noi de structură care nu puteau fi reduse la proprietăţile elementelor constitutive. Această transformare semantică reflectă totodată trecerea, pe plan ştiinţific şi tehnologic, de la gândirea mecanicistă aditivă la gândirea sintetică, integrativă. Au contribuit la modificarea modului de
  7. 7. 7 gândire descoperirile din fizică: legea conservării şi transformării energiei (caracterul unitar al energiei), formularea celui de-al doilea principiu al termodinamicii (utilizând rezultatele fizicii statistice care a formulat conceptul de entropie pornind de la noţiunile de probabilitate) şi analiza matematică a câmpului electromagnetic. Putem astfel constata saltul calitativ înregistrat de gândirea umană în descrierea şi înţelegerea naturii. Secolul al XX-lea este marcat de formularea teoriei relativităţii (unitatea spaţio-temporară), descoperirea fisiunii nucleare (trecerea substanţei în energie şi invers), calculatorul electronic, teoria comunicaţiei şi aplicaţiile acestora în domeniul tehnic şi social. Astfel, structura semnifică ideea de coerenţă, de interacţiune, de organizare a părţilor într-un întreg. Conjugat cu noile descoperiri ale fizicii, înţelegerea structurii ca mod de organizare a materiei se generalizează: structuralitatea este proprietatea fundamentală a materiei în mişcare. Astfel, este dezvăluită capacitatea materiei de a intra în interacţiuni, respectiv de a se organiza. În concluzie, structura este un mod de organizare, relativ stabil, al unui ansamblu de elemente interconectate dinamic pe baza relaţiilor funcţionale existente între acestea şi a constrângerilor. Termenul de sistem provine de la grecescul "sistema", care înseamnă ansamblu, reunire, punerea împreună a mai multor elemente. Evoluţia pe plan semantic a termenului de sistem este strâns legată de ideea de întreg şi de gândirea holistă dezvoltată în jurul acestei idei (în limba greacă, "holos" înseamnă întreg). Interpretările holiste din Antichitate aveau la bază un spirit monist sintetic, totalizator, asupra Universului, care era conceput ca un întreg şi în care se contopesc nu numai lucrurile şi fenomenele din natură, dar şi omul. În ştiinţa modernă, ideea de întreg apare îndeosebi ca un principiu de integrare şi ordonare a fenomenelor, modelul unei astfel de interpretări oferindu-l pentru prima dată conceptul de "gestalt". În acest sens, un exemplu intuitiv îl constituie percepţia unei melodii. Având un caracter integral, aceasta nu poate fi redusă la însumarea sunetelor din care se compune. Melodia poate fi recunoscută chiar dacă lipsesc câteva sunete sau dacă este cântată la instrumente diferite. Importanţa cunoaşterii funcţiilor realizate de un sistem decurge şi din faptul că, în ştiinţele tehnice, obiectele cercetării nu sunt date (adică nu sunt descoperite, cum se întâmplă în ştiinţele naturii), ele sunt inventate (au caracter de noutate). Se porneşte deci de la o funcţie sau un grup de funcţii şi se caută ansamblul de elemente capabil să le îndeplinească1 . În neputinţa sa de a reproduce natura în structura ei materială, omul a încercat să o imite în funcţionalitatea ei. De exemplu, avionul a fost inventat pentru a realiza funcţia de zbor a păsărilor, nu pentru a îmbogăţi colecţia lor cu o nouă pasăre. De asemenea, lampa electrică a fost inventată pentru a realiza funcţia de iluminat şi nu pentru a reproduce, la scară de laborator, structura materiei solare.2 1 L. von Bertalanffy, The organismic psychology and systems theory, Worchester, 1968, p. 234 2 Idem, p. 235
  8. 8. 8 Sistemul se poate defini ca fiind un ansamblu de elemente interconectate dinamic, capabil de a se individualiza de mediul ambiant prin realizarea unei funcţii sau a unui grup de funcţii specifice. Pentru multă vreme, conceptele de structură şi sistem au fost folosite în mod independent unul de celălalt. A urmat apoi o fază tranzitorie, de tangenţă sau chiar de intersecţie a sferelor semantice ale celor două concepte. Caracteristica acestei etape o constituie folosirea reciprocă, dar nu complementară, a celor doi termeni. Şi astăzi se întâlnesc multe cazuri când structura se defineşte ca un sistem de relaţii, iar sistemul ca fiind modelul unei structuri de elemente3 . În ştiinţa modernă, conceptele de structură şi sistem sunt considerate împreună, reflectând astfel unitatea dialectică a lucrurilor şi fenomenelor. Altfel spus, o unitate a două proprietăţi fundamentale care sunt în acelaşi timp opuse şi interdependente, se află într-un proces continuu de întrepătrundere. În acest context, structura reflectă proprietatea de organizare a obiectelor şi a fenomenelor, în timp ce sistemul reflectă proprietatea de întreg şi de interacţiune a componentelor acestuia cu mediul ambiant. Deoarece nu există un sistem material care să poată fi considerat simplu, primar sau elementar, adică un sistem redus la un ultim element, orice sistem se dovedeşte a fi un sistem de sisteme (structura holonică a sistemelor). În mod complementar, elementele componente ale unei structuri sunt, la rândul lor, tot structuri. Relaţia structură-element este relativă, deoarece elementul dispune la rândul lui de o anumită structură4 . În mod practic, orice aparat, echipament sau instalaţie tehnologică se poate considera ca fiind un sistem, deoarece fiecare dintre acestea: reprezintă un ansamblu de elemente interconectate dinamic; se caracterizează printr-o anumită funcţie sau un grup de funcţii (în particular, cele pentru care au fost proiectate); interacţionează cu alte instalaţii sau direct cu mediul ambiant; au o structură funcţională relativ stabilă. 1.1.2. Sistemul. Noţiuni de bază Ca toate teoriile, teoria sistemelor nu aspiră decât la reprezentare, mai bine zis, la reprezentarea parţială a realităţilor, oricare ar fi acestea, concrete sau abstracte, dar şi să pună accentul pe caracterul lor global. Altfel spus, noţiunea de sistem este o noţiune euristică. În afară de definiţia etimologică, ce provine din rădăcina grecească systema care înseamnă „ansamblu coerent“, şi plecând de la ideea de globalitate, 3 J.L. Le Moigne, Traduction de sciences des systemes, Sciences de l’artificiel, Ed. Dunod, 1973, p. 89 4 J.L. Le Moigne, Systèmique et Complexite, Revue Internationale de Systemique, 1990, vol.4, p. 33
  9. 9. 9 ce caracterizează modelul sistemului, autori de marcă în domeniu propun o primă definiţie pe care o califică drept elementară5 : Sistemul este un ansamblu de elemente caracterizate prin stări. Dacă schimbările de stare sunt măsurabile putem considera aceste elemente ca variabile, iar starea sistemului la un moment dat va fi lista valorilor acestor variabile elementare. O altă definiţie ne relevă că: „Un sistem este un ansamblu de elemente identificabile, interdependente, adică legate între ele prin relaţii, astfel încât, dacă una dintre ele este modificată, celelalte sunt şi ele modificate şi, în consecinţă, întreg ansamblul sistemului este modificat, transformat“6 . Noţiunea de interdependenţă a elementelor nu înseamnă în mod obligatoriu şi echilibru. Într-un sistem, elementele interacţionează cu intensităţi diferite, iar acest lucru este numit grad de cuplare între elemente şi variabile7 . Pe aceste baze, un sistem va fi integrat când toate elementele sale vor fi puternic cuplate. Putem distinge, într-un ansamblu, subansambluri relativ autonome, adică subsisteme ale căror elemente sau variabile sunt puternic cuplate între ele. Identificarea elementelor, a atribuţiilor lor şi, în special, a interrelaţiilor constituie una din fazele cele mai constructive şi mai revelatoare al demersului sistemic. Ea introduce întotdeauna claritatea într-o cercetare, mai mult sau mai puţin, confuză. Această identificare trebuie să preceadă cuantificarea. Alte definiţii sunt apreciate ca reprezentând salturi epistemologice. Pentru J. de Rosnay, un sistem este: „Ansamblul de elemente în interacţiune dinamică, organizat în funcţie de un scop“8 . E. Morin propune şi el o definiţie: „Un sistem este o unitate globală organizată, de interrelaţii între elemente, acţiuni sau indivizi“. Acesta a introdus apoi, succesiv sau simultan, noţiuni şi concepte privind: acţiunile mutuale, interacţiuni care nu sunt explicite în prima definiţie; natura dinamică a relaţiilor, care face să intervină implicit forţele, mişcările, energiile; obiectivul sistemului, preluat din teoria cibernetică; în final, ideea unei diversităţi a componentelor, care poate fi a elementelor, a acţiunilor sau a indivizilor9 . Adevăratul „salt epistemologic“ se produce când se trece de la coerenţă la nivelul constituenţilor la o coerenţă între relaţii. Din aceste definiţii 5 J.C. Lugan, La Systmique Sociale, PUF, 1993, p. 96 6 J.C. Lugan, op.cit., p. 97 7 L. von Bertalanffy, Theories des systemes, Ed. Dunod, 1973, p. 125 8 J de Rosnay, Le Macroscope – vers un vision globale, Paris, Seuil, 1975, p. 90 9 E. Morin, La Metode, Paris, 1991, p. 101
  10. 10. 10 sunt oricum absente sau, pur şi simplu, subînţelese noţiunile de proces, mediu, autonomie. Pentru a introduce noţiunea de proces, personal, propun următoarea definiţie: „Sistemul poate fi un ansamblu organizat al proceselor legate între ele printr-o serie de interacţiuni coerente şi flexibile care determină un anumit grad de autonomie“. Procesele pot fi definite ca o secvenţă a mişcării, a comportamentelor sau acţiunilor îndeplinite de un actor individual sau colectiv, cu ajutorul elementelor sau mijloacelor naturale sau artificiale. Există, bineînţeles, posibilităţi de interacţiune între două procese şi datorită faptului că ansamblul proceselor este organizat, ceea ce înseamnă că interacţiunile dintre ele depind, mai mult sau mai puţin, de altele şi că ansamblul formează un întreg în care toate elementele sunt legate. Plecând de la acest lucru, dezorganizarea va însemna că interacţiunea dintre două procese devine independentă de interacţiunea dintre unul din cele două şi alte procese, iar autonomia unui sistem va însemna că procesele din interiorul sistemului, nu vor fi în întregime determinate de procese exterioare sistemului ci prin ansamblul interacţiunilor lor. Definiţiile lui B. Walliser insistă asupra noţiunilor de mediu, de subsisteme în interacţiune, de permanenţă. Acestuia îi datorăm o triplă definiţie sistemului: „un ansamblu în raporturi reciproce cu mediul, aceste schimburi asigurându-i o anumită autonomie“; „un ansamblu format din subsisteme în interacţiune, această independenţă asigurându-i o anumită coerenţă“; „un ansamblu ce presupune modificări, mai mult sau mai puţin profunde, în timp, conservând o anumită performanţă“10 . În concluzie, o definiţie cuprinzătoare a sistemului, trebuie să integreze diverse elemente aduse din definiţiile precedente. Un sistem poate fi considerat ca un ansamblu de interacţiuni privilegiate între ele, actori sau grupuri de actori şi produsele lor: efecte, acţiuni, procese. 1.2. Ştiinţa ciberneticii 1.2. 1. Conceptul de cibernetică Termenul cibernetică a fost introdus pornind de la cuvântul grecesc kibernesis, care semnifică acţiunea de manevrare a unui vas, iar în sens figurat, acţiunea de conducere, de guvernare. Utilizat pentru prima dată de Louis Ampère pentru a desemna arta guvernării, el a fost utilizat, cu semnificaţia actuală, în lucrarea sa 10 B. Walliser, Systemes et Modeles.Introduction critique a l’analyse de systemes, Seuil, 1977, p. 89-90
  11. 11. 11 de celebrul Norbert Wiener (1894÷1964)11 . Acesta face sinteza cercetărilor efectuate în domeniul matematicilor pure (teoria previziunii statistice), în domeniul tehnologiei (computere, sisteme de telecomunicaţii), în domeniul biologiei şi al psihologiei, şi pune bazele unei noi ştiinţe, cu suport matematic, destinată să acopere toate fenomenele referitoare la mijloace de analiză a informaţiei. Dezvoltările teoretice ale lui Wiener au la bază probleme referitoare la transmiterea mesajelor prin reţele de comunicaţie sau previziune, probleme specifice apărării antiaeriene, sau reglării sistemelor biologice sau sociale. Aceste probleme sunt legate de apariţia, la sfârşitul secolului trecut, de maşini construite după modelul sistemului nervos. Din punct de vedere istoric, pot fi identificate, în evoluţia maşinilor, trei perioade mari: a) Maşini mecanice, capabile să efectueze mişcări restrânse în anumite condiţii, subordonându-se principiilor staticii şi dinamicii clasice. Din această categorie fac parte dispozitivele ce transmit sau amplifică forţa aplicată într-un punct-precum pârghia, axul-cilindru, macaraua, maşinile de asediat din Antichitate – şi de asemenea maşinile cu mişcare periodică regulată, precum pendulele şi mecanismele ceasornicului. b) Maşini energetice, capabile să transforme o formă de energie în alta şi să facă utilizabile energiile naturii. Ele pun în practică principiile termodinamicii, ale electrodinamicii şi ale fizicii nucleare. Fac parte din această categorie maşina cu aburi, motorul cu explozie, generatoarele de electricitate, motorul electric, diferitele specii de motoare cu reacţie, reactorul cu fuziune sau fisiune. Aceste maşini furnizează energie cinetică sau alte forme de energie susceptibile a fi consumate de motoare. c) Maşini care prelungesc, întrucâtva, sistemul nervos, şi nu sistemul muscular. Ele utilizează, în general, reţele electrice şi pun în funcţiune aparate care reglează circulaţia curentului; rezistenţe, condensatoare, bobine de inducţie, tuburi electronice, tranzistori, microprocesoare, dar nu aceasta reprezintă proprietatea lor esenţială. Specific acestui tip de maşini este utilizarea şi transformarea informaţiei. Începe astfel ştiinţa comunicării şi comenzii care are drept funcţie de optim nu economia de energie ci reproducerea exactă a unui semnal. Mijloacele de transmisiuni (telefonul, radioul, undele dirijate, comanda la distanţă) transportă o informaţie de la sursă la receptor. Maşinile de calculat, analogice sau numerice, rezolvă probleme, matematice sau logice, plecând de la informaţii date. (Adăugăm la acestea maşinile de tradus, maşinile de jucat şah, maşinile capabile să înveţe, etc.). Maşinile cu comportament se 11 N. Wiener, Cybernetics, or control and communications in the animal and machine, MIT Press, 1948, p. 32
  12. 12. 12 adaptează unei situaţii exterioare şi răspund acesteia într-un mod adecvat, după anumite criterii. Stabilizatoarele asigură reglarea sistemelor care comportă un anumit număr de grade de libertate; ele controlează una sau mai multe variabile care caracterizează sistemul şi le menţin în apropierea poziţiei de echilibru, stabilită dinainte. Un exemplu foarte interesant de stabilizator este furnizat de homeostatul lui Ashby, care este un autoreglator; un aparat compus din circuite electrice, ce posedă un număr ridicat de grade de libertate, şi are capacitatea de a reveni în poziţia de echilibru, atunci când îi sunt aplicate perturbaţii din exterior.12 Maşinile teleologice sunt sisteme capabile să îndeplinească o anumită sarcină. Aici nu mai este vorba de menţinerea echilibrului, ci de urmărirea unui scop adaptabil situaţiilor. Putem propune ca exemplu maşina de citit (care trebuie să recunoască literele, oricare ar fi scrierea adoptată), postul de tir antiaerian automat, racheta de cercetare, maşina-transfer (care îndeplineşte o sarcină complexă, făcută dintr-o serie ordonată de operaţii). Caracteristica fundamentală a acestor maşini este aceea că sunt sisteme automate ce realizează operaţii complexe, în conformitate cu anumite norme, fără intervenţie umană13 . Anumite automate au ca finalitate furnizarea de noi informaţii, plecând de la informaţii date: este cazul calculatoarelor. Altele au finalităţi de natură diferită: de ex., maşina-transfer are ca funcţiune fasonarea pieselor după un model dat. Toate utilizează informaţia în funcţionarea lor. Un automat pune în practică, într-adevăr, un program şi trebuie să fie capabil să-şi controleze operaţiile. Ori, un program este o suită de instrucţiuni, care indică operaţii ce urmează a fi efectuate într-o anumită ordine. Informaţia intervine sub trei forme: ca obiect (sau stare a unui sistem) supus unor operaţii, ca proces ca mediu al reglării. În toate aceste cazuri, avem de-a face cu o funcţie transformatoare. Obiectul sau starea are o anumită încărcătură informaţională. Automatul transformă starea iniţială în configuraţii finale deosebite de starea iniţială (care reprezintă informaţii). Orice dispozitiv de control transformă informaţii primite în instrucţiuni pentru un dispozitiv de execuţie, şi deci în informaţii. Problema ştiinţifică esenţială a studiului maşinilor din a treia categorie se referă la tratamentul informaţiei. Cum unul din aspectele importante ale acestei probleme priveşte analiza dispozitivelor de reglare, s-a dat numele de 12 W.R. Ashby, Introduction to Cybernetics, Methuen, London, 1964, p. 91 13 Idem., p. 95
  13. 13. 13 cibernetică ştiinţei desemnată să studieze comportamentul automatelor. În măsura în care un sistem este dotat cu dispozitive de reglare, el poate să-şi controleze propria funcţionare şi deci să se autoguverneze. Aceasta este, de fapt, proprietatea esenţială a automatului. Am putea, deci, să afirmăm că cibernetica este ştiinţa proceselor cu autocontrol14 . La prima vedere, doar calculatoarele şi maşinile cu comportament se supun unui asemenea studiu. Sistemele de transmisiuni utilizează şi ele cibernetica, pentru că acţiunea lor nu constă în deplasarea unei informaţii dintr-un loc într-altul, ci în supunerea informaţiei la o serie de transformări controlate pentru ca la receptor să poată fi reconstituită informaţia de la sursă. Studiind procesele controlate, cibernetica permite dezvoltarea unor analogii instructive între automate şi alte sisteme: sistemul nervos, sistemele vii, sistemele cu comportament, sistemele sociale. Nu este vorba decât de analogii, pentru că aceste sisteme au o constituţie diferită de aceea a automatelor şi posedă proprietăţi care nu se regăsesc în automate. Analogia dintre aceste sisteme se raportează doar la modul lor de funcţionare: ele prezintă o trăsătură comună de structură, identificată de teoria generală. Cibernetica este tangentă cu multe alte discipline: matematica, logica, electronica, fiziologia, psihologia, sociologia, dreptul, economia. Dacă ea ocupă această poziţie, nu înseamnă că furnizează principii sintetice care permit unificarea acestor ştiinţe diverse într-un edificiu teoretic comun, ea izolează anumite fenomene pe care le regăsim în sistemele concrete studiate de ştiinţele empirice şi pentru studiul cărora matematicile şi logica furnizează instrumente de analiză adecvate15 . Adevăratul obiect al ciberneticii este de ordin abstract; ea nu studiază sistemele concrete care operează asupra informaţiei, ci structura logică a funcţionării lor. Am putea să definim acest obiect drept logică a automatelor, sau, mai mult, ansamblul proprietăţilor formale ale automatelor. Cibernetica, în sensul strict al teoriei informaţiei, este ştiinţa care construieşte teoria cantitativă a informaţiei, studiind problemele referitoare la manipularea informaţiei în sistemele fizice (codare, decodare, stocare, transport, filtrare, etc.)16 . Într-un automat concret, informaţia tratată trebuie să fie reprezentată de semnale de natură fizică (de ex., de impulsuri electrice). Studiul transmiterii semnalelor respectă principiile teoriei informaţiei. Putem studia transformările sistematice la care sunt supuse informaţiile reprezentate prin semnale, făcând abstracţie de acestea din urmă: acesta este obiectul ciberneticii. O noţiune fundamentală a ciberneticii este cea de automat abstract. Automatul abstract reprezintă, întrucâtva, aspectul pur logic al automatelor concrete şi al sistemelor care le sunt analoge/asemănătoare. Cibernetica studiază 14 M. Eingen, P. Schuster, The Hypercycle: A principle of natural self-organization, Ed.Springer, Berlin, 1979, p. 108 15 P. Bak, How Nature Works: The Science of Self-Organized Critically, Springer, Berlin, 1996, p. 98 16 W.R. Ashby, op.cit., p. 114
  14. 14. 14 sistemele care transformă (într-un timp finit) un semnal dat, numit semnal de intrare, într-un alt semnal, numit semnal de ieşire. Un asemenea sistem este un transformator de informaţie. Semnalele de intrare şi de ieşire pot fi discrete sau continue. În majoritatea cazurilor, se poate aproxima convenabil semnalul continuu, printr-un semnal discret. Studiul automatelor cu semnale discrete este, de aceea, foarte important. Un semnal discret poate fi asimilat unui cuvânt, adică unei suite de semne prelevate dintr-un ansamblu finit de semne, numit alfabet. Un automat de tip discret este un dispozitiv care transformă cuvintele în alte cuvinte. Analiza acestor transformări provine din teoria algoritmilor (ramură a logicii matematice). Un algoritm este o lege de corespondenţă, definită în mod constructiv, care asociază oricărui cuvânt format cu ajutorul unui alfabet determinat, un cuvânt format cu ajutorul unui alt alfabet (eventual identic primului). De altfel, anumite mijloace analitice (ca, de ex., calculul integral şi transformările Fourier, utilizate pentru analiza semnalelor periodice) permit studierea automatelor cu semnale continue. Cibernetica este, deci, ştiinţa automatelor abstracte; în această calitate, ea constituie o dezvoltare a ramurilor ce izvorăsc din logica sau analiza matematică. 1.2.2. Semnificaţia ciberneticii Pentru a caracteriza apariţia tehnologiei informaţiei, Norbert Wiener a vorbit despre a doua revoluţie industrială. Aplicarea la scară mare a resurselor oferite prin tratarea ştiinţifică a informaţiei aduce, într-adevăr, modificări importante în viaţa socială şi deschide noi perspective. Mai mult chiar, cibernetica studiază acţiunea umană şi gândirea. Dacă automatele pot să imite acţiunile umane cu o mai mare eficacitate chiar, în anumite cazuri, decât acţiunile înseşi, se cuvine să concluzionăm că acţiunile umane, în definitiv, se reduc la operaţii de acelaşi tip cu operaţiile despre care automatele ne dau exemplificări concrete. Există, poate, în acţiune, un aspect intuitiv, conform căruia aceasta se auto-cuprinde şi cuprinde în ea realitatea la care se aplică, precum şi un aspect operativ, care corespunde momentului eficacităţii. Lecţia ciberneticii este aceea că aspectul intuitiv poate fi, în mod progresiv eliminat în beneficiul unui singur aspect operativ. Cu cât maşinile vor înlocui acţiunea umană, cu atât aceasta va fi obligată să se redefinească în funcţie de maşini. Omul va trebui să se adapteze maşinii sau să piară, aşa cum mai demult, el trebuia să se adapteze naturii sau să piară. În altă ordine de idei, după cum maşinile calculatoare par să imite operaţiile gândirii, ajungem să ne întrebăm în ce constă specificitatea acesteia17 . Totuşi, cibernetica nu conduce, deloc, la o asimilare a omului cu maşina; ea determină reorganizarea câmpului de acţiune. Datorită sistemelor 17 N. Wiener, op.cit., p. 111
  15. 15. 15 cibernetice, care-şi perfecţionează sisteme interne de reglare, omul îşi integrează acţiunea proprie într-o totalitate mai complexă; el devine, astfel, capabil să-şi ajusteze comportamentul într-un mod mai fin conform unor situaţii mai complicate. Apariţia ciberneticii are, deci, ca semnificaţie creşterea controlului exercitat de om, asupra propriului său comportament. În acest sens, cibernetica se referă la exigenţele vieţii libere. Sistemele complexe şi diversificate care permit transportul cvasi- instantaneu al unor mari cantităţi de informaţie de la un punct la altul al globului, au contribuit deja la o schimbare profundă a mentalităţilor şi a culturilor. Câmpul accesibilităţii conştiinţei se întinde din ce în ce mai mult şi o anumită unificare este operată în conţinuturile de reprezentare. Dar, în acelaşi timp, o distanţă din ce în ce mai mare se instalează între ansamblul evenimentelor şi situaţiilor prin care individul se poate simţi afectat (prin intermediul noutăţilor şi al imaginilor) şi domeniul în care se exercită acţiunea sa reală. Poate să rezulte fie un sentiment de neputinţă şi de fatalitate, fie căutarea de acţiuni de tip simbolic destinate să acopere, cel puţin în mod imaginar, această distanţă. Noi forme de conştiinţă politică se schiţează, într-un fel de oscilaţie, încă nedeterminată între sentimentul de responsabilitate, legat de domeniul proxim al informaţiei, şi preocuparea pentru o conduită eficace, legată de capacităţile efective de decizie. Utilizarea calculatoarelor permite o analiză riguroasă a problemelor cu o complexitate mare, pe care altădată le rezolvam în mod intuitiv sau pe care nici nu le puteam lua în discuţie. Aceasta are consecinţe semnificative în cercetarea ştiinţifică şi în domeniul operativ. În domeniul cercetării, nu ne mai putem mulţumi cu teorii mai mult sau mai puţin intuitive. Instrumentele de calcul există, şi numai calculul dă rezultate în întregime controlabile. Idealul ştiinţific, care este cel al unei cunoaşteri inter-subiective controlabile, ne impune, deci, să recurgem la metode de investigaţie care dau naştere unui tratament logic strict, ce se exprimă prin calcul. Limbajul obişnuit este imprecis şi ne dă posibilitatea doar a cunoaşterii superficiale a realităţii. Din momentul în care dorim să cunoaştem cu precizie, trebuie să substituim limbajului obişnuit un limbaj care să nu fie pur şi simplu descriptiv, dar care să aibă un caracter operatoriu: este cazul limbajelor algoritmice. Calculatoarele deschid şi noi posibilităţi în domeniul acţiunii. Putem elabora, acum, proiecte vaste care cer calcule precise şi rapide: zborurile spaţiale sunt exemple ale acestei exigenţe. Putem, de asemenea, să aplicăm instrumente precise şi complexe de analiză şi de previziune a gestiunii afacerilor. Astfel, tehnicile planificării tind să devină din ce în ce mai eficace. Aceasta pune o problemă generală de mare anvergură. Dacă societăţile umane ajung să organizeze producţia de bunuri şi de servicii necesare în condiţii din ce în ce mai raţionale, nu am putea, oare, să avem în vedere, pentru viitor, un declin progresiv al dimensiunii politice, care ar fi înlocuit de o organizare pur tehnică? Există un contrast frapant între rafinamentul conceptual şi rigoarea care caracterizează demersurile de ordin
  16. 16. 16 ştiinţific şi tehnic şi stilul sumar, imprecis care caracterizează demersurile de ordin politic. Putem presupune că vor exista conflicte între modul de elaborare a deciziei (distribuirea puterii) şi criteriile de alegere, adică finalităţi. Este ciudat că, până aici, analiza raţională nu a putut să ajungă decât la generalităţi vagi în aceste domenii. Suntem obligaţi să ne întrebăm dacă există un tip de situaţie ce nu poate fi depăşită, care ar marca limitele definitive ale raţionalităţii, sau dacă am putea spera că această neputinţă va fi depăşită într-o zi şi că viaţa colectivă va fi, în final, în întregime raţionalizată. Aceasta nu se va produce decât dacă am reuşi să eliminăm - ipoteză puţin probabilă - tot ceea ce în fiinţa umană este pasiune şi valoare, sau dacă am reuşi să creăm un instrument care să permită controlul raţional al pasiunilor şi valorilor18 . S-a pus adeseori întrebarea „ce este raţionalitatea?”. Experienţa ne face să ne gândim că un demers este raţional în măsura în care îi controlăm toate etapele. Nu putem să ne formăm o idee a priori asupra raţionalităţii, ci putem doar să constatăm că ea se realizează în mod concret clar şi eficace, în operaţiile algoritmice. Acesta este, de altfel, motivul pentru care putem încredinţa maşinii realizarea acestora. Cibernetica ne învaţă, în orice caz, că nu trebuie să ne facem o idee redusă despre calcul. Nimic, pentru moment, nu pare să ne indice a priori că nu vom lărgi posibilităţile calculului, astfel încât să acoperim progresiv tot ceea ce ne- a apărut ca raţional şi fără îndoială, multe alte domenii rămase încă impenetrabile. Nu putem, deci, să facem altceva mai, bun decât să lărgim câmpul de aplicabilitate al algoritmilor, fără să putem spune în prealabil care sunt eventualele limite ale acestora19 . În fine, utilizarea mecanismelor de reglare şi a sistemelor programate permite automatizarea unui mare număr de operaţii. Rezultă, de aici, o creştere considerabilă a productivităţii muncii şi în acelaşi timp o modificare profundă a multor operaţii. Dispunând, în viitor, de roboţi puternici şi diversificaţi, omul devine capabil să producă mult mai mult pe unitate de timp de lucru. Această creştere a productivităţii va avea două efecte: a) creşterea bunurilor şi a serviciilor produse (şi deci printr-o ameliorare a nivelului de viaţă general, precum şi printr-o modificare a modului de viaţă, de ex., prin distribuirea de aparate menajere, de dispozitive cu motoare etc.); b) diminuarea progresivă a muncii (ceea ce deschide largi posibilităţi educaţiei şi culturii). Dar, automatizarea antrenează dispariţia anumitor sarcini şi deci, în viitorul imediat, şomajul pentru anumite categorii de muncitori. Ea pune, deci, 18 N. Wiener, op.cit., p. 111. 19 S.A. Kauffman, At home in the Universe: The Search for Laws of Self-Organization and Complexity, Oxford University Press, 1995, p. 178
  17. 17. 17 probleme sociale considerabile: trebuie să putem asigura reorientarea acelora care- şi pierd locul de muncă, trebuie pentru aceasta să le oferim o formare care să le permită adaptarea la un nou loc de muncă. Există aici, cel puţin o problemă pentru perioada de tranziţie în cursul căreia automatizarea se instalează şi se răspândeşte. Dar, putem presupune că, în viitor, schimbările tehnologice vor deveni regulă, că vom cunoaşte în permanenţă, transformări profunde în industrie şi că va trebui să rezolvăm în mod permanent probleme de reorientare. Aceasta cere, fără îndoială, ca indivizii să primească, la început, o formaţie polivalentă care le va permite să se reorienteze fără prea mari dificultăţi la momentul dorit. Pe de altă parte, crearea de utilaje automatizate necesită vaste cercetări prealabile şi mari investiţii, totodată. Numai întreprinderile de dimensiuni foarte mari vor fi capabile să susţină cercetările necesare şi să asigure investiţiile indispensabile. Va rezulta de aici o accelerare a proceselor de concentrare. Va trebui, de asemenea, să facem previziuni pe termen lung şi, astfel, va apare, prin intermediul motivaţiilor tehnologice, necesitatea de planificare. Dezvoltarea automatizării riscă, totodată, să permită apariţia unei noi forme de tensiune socială, între o clasă de tehnicieni specializaţi şi o clasă de ne- tehnicieni. Presupunând că putem, datorită nivelului producţiei şi unei organizări adecvate, să suprimăm inegalităţile sociale, poate că anumite inegalităţi individuale vor fi ireductibile. Aceasta nu va întârzia să aibă repercusiuni în planul puterii: este probabil că puterea se va găsi din ce în ce mai mult în mâinile celor care, datorită competenţei lor tehnice, vor dispune de informaţiile necesare şi vor fi efectiv capabili să controleze aparatele pe care societatea le-a oferit. În aceste condiţii, s-ar pune problema apărării şanselor unei democraţii adevărate. Dezvoltarea maşinilor cu informaţie va avea, cu siguranţă, consecinţe profunde asupra vieţii sociale şi asupra culturii. Am formulat, mai sus, pe această temă, câteva probleme şi ipoteze. Dar, pentru că aceste consecinţe rămân, în mare parte, nedeterminate, se manifestă o anumită nelinişte.
  18. 18. 18 SECŢIUNEA 2 ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL 2.1. Chestiuni generale despre calculator Un calculator este un echipament capabil de a procesa informaţii şi de a efectua calcule complexe la viteze ce depăşesc posibilităţile creierului uman. Calculatoarele procesează datele prin intermediul unor seturi de instrucţiuni denumite programe. Aceste programe, sau aplicaţii, sunt create de programatori şi determina modul de comportare al calculatoarelor. Programul cu cea mai mare importanţă, ce în mod obligatoriu trebuie rulat pe un calculator, este sistemul de operare, el constituind limbajul comun "vorbit" de om şi calculator. Mergând pe ideea ca PC-urile nu vor cunoaşte niciodată un volum mare de vânzări, firma IBM nu s-a ostenit sa proiecteze un sistem de operare pentru acestea şi a cedat aceasta sarcina unei companii tinere şi necunoscute la momentul respectiv. Compania se numea Microsoft şi astăzi sistemele sale de operare rulează pe aproape toate calculatoarele personale din întreaga lume. În concluzie, modelele de calculatoare personale întâlnite cel mai des sunt de două tipuri: Apple Macintosh şi compatibile IBM. Cele două modele dispun de o arhitectura fizică diferită, pe ele rulează aplicaţii specifice şi sisteme de operare diferite. În continuare, mă voi referi numai la calculatoarele personale compatibile IBM-PC. Când vorbim despre calculatoare personale trebuie sa abordăm următoarele noţiuni: Hardware; Software; Unităţi de măsură. Termenul HARDWARE provine din limba engleză şi se referă la componentele fizice ale unui echipament de calcul, iar termenul SOFTWARE se referă la aplicaţiile sau programele ce rulează pe un calculator. Pentru a stoca informaţii se utilizează următoarele unităţi de măsură: Bit: unitatea de măsură pentru stocarea informaţiei. Un bit poate avea numai două stări reprezentate prin valorile 1 sau 0, Adevărat (True) sau Fals
  19. 19. 19 (False). În scrierea curentă se prescurtează cu b (literă mică) şi este utilizat drept unitate de măsură. Exemple: Kb - kilobiţi Mb - megabiţi; Byte: sau octet reprezintă o succesiune de 8 biţi şi reprezintă cea mai mică unitate de memorie adresabilă. În scrierea curentă se prescurtează cu B (literă mare) şi este utilizat drept unitate de măsură curentă pentru datele stocate. 2.2. Arhitectura unui calculator personal (Personal Computer) Din punct de vedere structural, calculatorul este compus din: unitatea centrală (cu placa de bază, procesorul, memoria internă, interfeţele şi porturile) şi echipamente periferice. Placa de bază: conţine toate componentele electronice importante ale calculatorului: microprocesorul, circuitele de suport, memoria precum şi circuitele care asigură funcţiile video şi audio. Orice alte componente ce urmează să se adauge se vor conecta în sloturile de extensie de pe placa de bază. Microprocesorul este unitatea de prelucrare la care se cuplează memoria internă şi echipamentele periferice. Viteza de lucru a microprocesorului este determinată de: tipul constructiv al microprocesorului; dimensiunea registrelor interne şi a magistralei de date; frecvenţa ceasului sistemului (timpul în care se încarcă şi se execută instrucţiunile); dimensiunea memoriei cache. Un registru este un circuit secvenţial sau dispozitiv destinat memorării şi prelucrării unui şir de caractere binare. Pentru realizarea funcţiei complexe de execuţie a programelor de prelucrare a datelor, microprocesorul dispune de un ansamblu de registre. Un registru funcţionează atât ca o celulă de memorie, cât şi ca un loc de lucru. Microprocesoarele actuale au regiştri pe 32 sau 64 de biţi. Dimensiunea regiştrilor are un efect important asupra performanţelor microprocesorului. Coprocesorul matematic este un procesor specializat în operaţiile pe date cu caracter matematic. Când microprocesorul trebuie să execute o astfel de operaţie, apelează la coprocesor şi va primi rezultatul final. Între componentele calculatorului, microprocesor, memoria internă şi periferice circulă trei categorii de informaţii: instrucţiuni de program, comenzi efective şi date. Aceste categorii de informaţii circulă pe circuite electrice care alcătuiesc magistrale sau un “bus”.
  20. 20. 20 Magistrala, din punct de vedere fizic, reprezintă trasee pe o placă de circuit imprimat. Logic, există două tipuri de magistrale: Pe magistrala de comenzi circulă comenzile, iar pe magistrala de date circulă datele transferate între diferitele componente ale calculatorului. Echipamentele periferice sunt cuplate la magistrală prin intermediul unei componente fizice numită “controller”. Controllerul urmăreşte, comandă şi controlează întregul trafic de informaţii între periferice, unitatea de hard disc, unităţile floppy disc şi memoria internă. Acest transfer direct se execută fără implicarea unităţii centrale. Sarcina controlului, transferului de informaţii între memorie şi unităţile de discuri magnetice revine unei componente numita DMA (Direct Memory Acces). Etapele parcurse pentru funcţionarea unui calculator sunt: 1) microprocesorul depune pe magistrala de date o valoare din registru; 2) microprocesorul depune pe magistrala de comenzi comanda necesară pentru citire din memorie; 3) memoria internă primeşte comanda şi preia de pe magistrala de date valoarea, caută adresa corespunzătoare, preia conţinutul locaţiei respective şi depune valoarea citită pe magistrala de date; 4) memoria internă depune pe magistrala de comenzi comanda de încheiere a citirii; 5) microprocesorul primeşte mesajul memoriei interne de încheiere a citirii şi citeşte valoarea depusă de pe magistrala de date. Unitatea de memorie internă(UM) este cea mai importantă şi costisitoare componenta fizică. Caracteristicile memoriei interne sunt: dimensiunea; timpul maxim de răspuns (depinde de tehnologia de construcţie a cip-urilor de memorie). Din punct de vedere funcţional, memoria internă a unui calculator personal este alcătuită din două componente: memoria RAM şi memoria ROM. Memoria ROM (Read Only Memory) poate fi citită, dar nu poate fi scrisă de către utilizator. Sunt memorate în ROM programe specifice sistemului de operare. Este nevolatilă. Programele preluate din ROM sunt transferate în RAM de unde apoi sunt executate. Memoria RAM (Random Acces Memory) este memoria propriu-zisă, la care ne referim în mod uzual şi cu care operează toate programele utilizatorilor.
  21. 21. 21 Ea reprezintă un spaţiu temporar de lucru unde se păstrează datele şi programele pe toată durata execuţiei lor. Programele şi datele se vor pierde din memoria RAM după ce calculatorul va fi închis, deoarece memoria este volatilă, păstrând informaţia doar cât calculatorul este sub tensiune. De aceea programele şi rezultatele trebuiesc salvate pe dischete sau pe hard disc. Mai există un tip de memorie numită CMOS care este o memorie de tip RAM, cu deosebirea că aceasta consumă mai puţină energie electrică decât celelalte tipuri de RAM. Un calculator are un mic acumulator ataşat ce va alimenta în permanenţă această memorie, chiar şi atunci când acesta este oprit, pentru a putea păstra informaţiile din CMOS timp de 2-3 ani în cazul în care calculatorul nu se deschide. Altfel, acest acumulator se va reîncărca. Ea foloseşte la memorarea informaţiilor necesare BIOS-ului: capacitatea memoriei interne, tipul unităţilor de disc flexibil, tipul şi capacitatea discului hard, configuraţia calculatorului, ora curentă, data curentă. Memoria pe care calculatorul crede că o are, dar care nu există în realitate se numeşte memorie virtuală. Majoritatea PC-urilor moderne folosesc tehnica numită “paginare la cerere”, implementată de microprocesoarele Intel, care au posibilitatea să urmărească conţinutul memoriei în timp ce acesta este transferat între disc şi memorie în blocuri de 4 KB. După ce memoria reală se umple, sistemul de memorie virtuală copiază conţinutul uneia sau mai multor pagini pe disc, atunci când este nevoie de mai mult spaţiu în memorie. Când sistemul are nevoie de datele conţinute în blocurile copiate pe disc primele pagini utilizate folosite sunt copiate pe disc şi, în locul lor, sunt aduse pe disc paginile invocate de calculator. Numele acestei tehnici este “paginare la cerere”, deoarece comutarea datelor se face numai atunci când microprocesorul încearcă să obţină accesul la o adresă care nu este disponibilă în memorie. Erorile de memorie care pot apărea într-un calculator sunt grupate în două categorii: erori soft şi erori hard. Unitatea centrală de prelucrare (UCP): Unitatea de Comandă Control(UCC) a unui microprocesor controlează funcţionarea microprocesorului ca sistem. Această unitate primeşte instrucţiunile de la unitatea de intrare/ieşire şi le converteşte într-o formă care poate fi înţeleasă de unitatea aritmetico-logică.
  22. 22. 22 Unitatea aritmetico-logică(UAL) efectuează calculele matematice şi funcţiile logice, preluând instrucţiunile decodificate de unitatea de control. Cele mai puternice microprocesoare actuale adoptă o tehnologie numită “logică de predicţie a ramurilor” (atunci când umple canalul de prelucrare paralelă, microprocesorul încearcă să ghicească ramura de program pe care va continua executarea, apoi execută instrucţiunile mai probabile). O altă tehnologie folosită în executarea instrucţiunilor unui microprocesor este “arhitectura scalară”, care îmbunătăţeşte calităţile funcţionale ale microprocesorului, mai mult decât o face creşterea incrementală a vitezei. În afara cantităţii de memorie pe care utilizatorul o are instalată pe calculator, un alt aspect important este viteza cu care microprocesorul poate să scrie date în memorie sau să extragă date din aceasta. Viteza microprocesorului este exprimată sub forma unei frecvenţe în megahertzi (MHz), în timp ce microprocesoarele de memorie sunt evaluate în nanosecunde. Memoria cache este mai apropiată de microprocesor decât memoria internă, evitându-se astfel toate acele operaţiile intermediare. Pentru microprocesoarele de mare performanţă, cea mai cunoscută tehnică de accelerare a vitezei sistemului de memorie este utilizarea cache-ului. Un circuit special, numit controller cache, încearcă să alimenteze continuu memoria cache cu instrucţiunile şi datele de care este cel mai probabil să aibă nevoie microprocesorul în continuare. Dacă informaţiile cerute de microprocesor se află deja în memoria cache, acestea pot fi obţinute fără stări de aşteptare. Aspectele esenţiale ale unei memorii cache sunt: dimensiunea, organizarea logică, localizarea şi modul de operare. Dimensiunea cache cea mai utilizată este de 256 KB. Cache-urile pot fi interne sau externe microprocesoarelor pe care de deservesc. Cache-ul intern este integrat pe cipul microprocesorului. Cache-ul extern foloseşte cipuri de memorie şi circuite de control externe. Sistemul de intrare / ieşire (SIO) face legătura între microprocesor şi restul circuitelor din calculator. Microprocesoarele utilizate în PC-uri folosesc două tipuri de conexiuni externe la unităţile de intrare/ieşire: primul tip de conexiune formează magistrala de adrese, iar al doilea formează magistrala de date. Dimensiunea magistralei de date (se măsoară în biţi) a microprocesorului influenţează direct viteza cu care sunt transportate informaţiile. 2.3. Mediile de stocare:
  23. 23. 23 Floppy discul are ca principiu de funcţionare: un mecanism de antrenare ce roteşte dispozitivul cu o viteză constantă, iar scrierea/citirea se realizează cu ajutorul a două capete de citire/scriere care se poziţionează pe informaţiile plasate pe piste. Dischetele pot fi de 5,25 inci sau 3,5 inci. Componentele principale ale unei unităţi de dischetă sunt: un motor obişnuit care roteşte discul şi un motor pas cu pas care poziţionează capetele de citire/scriere. Dischetele de 3,5 inci folosesc un butuc metalic, cu un orificiu central pătrat de antrenare care se potriveşte cu axul unităţii de dischete. Tăietura dreptunghiulară din butuc permite mecanismului unităţii de dischete să determine fără ambiguităţi alinierea radială a discului şi serveşte ca referinţă mecanică pentru poziţia datelor pe disc. Toate unităţile de dischete actuale folosesc două capete de citire/scriere, care prind la mijloc discul şi citesc sau scriu date pe oricare dintre cele două feţe ale dischetei. Acest tip de dischetă conţine şi o clapetă de protecţie la scriere care permite ca discheta să fie transformată într-un mediu cu acces numai la citire. Viteza de rotaţie a unei dischete de 3,5 inci este de 300 RPM, rata de transfer a datelor este de 500 Kbps, iar numărul pistelor este 80. Hard-discul (disc fix, disc Winchester) este încorporat în cutia care conţine unitatea centrală. Principalele caracteristici ale hard-discului sunt: capacitatea de stocare a informaţiilor (PC Data Handling), timpul de căutare (seek time), rata de transfer a sistemului gazdă, rata de transfer a hard-discului (media rate), numărul de rotaţii pe minut, cantitatea de memorie cache. Structura discului Discul poate fi analizat din punct de vedere fizic (construcţie, părţi componente, mod de funcţionare) şi logic (structura logică a informaţiei,
  24. 24. 24 modalităţile de accesare a informaţiei stocate, factorii care afectează performanţele discului). Parametrii ce caracterizează discul sunt: cantitatea de informaţii ce poate fi memorată [Kb, Mb, Gb]; timpul de acces la informaţie [ms]; viteza de transfer a informaţiei din şi spre memoria RAM [Kb/s], baud. Structura fizică a discului Un disc se compune din: platane cu una sau două feţe de înregistrare; numărul de capete de citire/scriere, egal cu numărul de feţe de înregistrare; furcă de acces pe toată suprafaţa platanului; motor pentru rotirea platanului; motor pentru acţionarea furcii cu capetele de citire/scriere; controller pe placa logică (placa sistem), care comandă întregul sistem; suprafeţele de înregistrare ale unui disc sunt împărţite în cercuri concentrice, fiecare cerc numindu-se pistă (track). Fiecare pistă este adresată fizic printr-o pereche de numere întregi reprezentând numărul suprafeţei, respectiv numărul curent al pistei. Numerotarea suprafeţelor se face de la zero, de sus în jos, iar pistele se numerotează începând cu zero - numărul pistei de rază maximă - până la pista de rază minimă. Numărul maxim de bytes memoraţi pe o pistă este fix, de aceea stabilitatea informaţiei este mai bună cu cât pista are raza mai mare. Mulţimea pistelor având acelaşi număr pe toate suprafeţele de înregistrare se numeşte cilindru (cylinder). Cilindrii se memorează de la zero, începând cu cel de diametru maxim, crescător, până la cel de diametru minim. Suprafeţele de înregistrare ale unui disc sunt împărţite radial în sectoare. Fiecare disc este adresat prin (x, y, z), cu proprietatea că x, y, z ∈ N, unde: - x reprezintă numărul cilindrului; - y reprezintă numărul suprafeţei;
  25. 25. 25 - z reprezintă numărul sectorului. Numărul maxim de bytes dintr-un sector este fix având valori date: 128, 256, 512, 1024. Sectorul reprezintă lungimea ocupată pe pistă de cantitatea maximă de bytes citiţi/scrişi la o singură accesare a discului. Factorul de întreţesere (interleave factor) este un număr natural egal cu 1 plus numărul de sectoare cuprinse între două sectoare cu adrese succesive, în ordinea de parcurgere a discului, inversă acelor de ceasornic. Două sectoare cu adrese succesive nu sunt în mod obligatoriu vecine pe suprafeţele de înregistrare ale discului, datorită diferenţei dintre timpul de transfer al datelor şi timpul de citire/scriere efectivă. Formatarea fizică [physical low-level formatting] Operaţia de scriere a adresei şi a celorlalte componente ce alcătuiesc preambulul sectoarelor, se numeşte formatare fizică a discului care este executată de controller-ul discului realizată la comanda sistemului de operare, FORMAT C:/W, de utilitarul NORTON SAFE FORMAT (pentru dischete) sau cu comanda FORMAT din SETUP-ul computerului. Noţiunile pistă [track], cilindru [cylinder], sector, factor de întreţesere şi formatare fizică se referă la capacitatea de stocare a discului. Timpul de căutare [seek time] reprezintă timpul necesar capului de citire/scriere pentru a se deplasa de la pista pe care se găseşte, la pista ce trebuie accesată. Structura logică a discului Structura logică a discului reprezintă organizarea discului, caracteristicile acestuia şi modul de utilizare. Ea este descrisă în tabela de adrese care specifică: partea ocupată şi partea liberă a discului; partea neutilizabilă datorită unor defecţiuni (bad-uri) fizice. Discul logic şi discul fizic [logical drive- physical drive] Discul fizic este material, poate fi accesat doar la nivel de BIOS pe baza tripletului: numărul suprafeţei de înregistrare; numărul cilindrului; numărul sectorului. Zona sistem a discului conţine tabela de partiţii şi unul sau mai multe discuri logice.
  26. 26. 26 Discul logic este un ansamblu de informaţii organizate pentru a fi recunoscute şi accesate de sistemul de operare cu ajutorul identificatorului. Fiecare HDD logic este prevăzut cu o zonă sistem care conţine: tabela de partiţii; înregistrarea de încărcare; tabela de alocare a fişierelor – FAT (File Allocation Table) în dublu exemplar; catalogul principal. Tabela de alocare a fişierelor şi catalogul principal conţin "contabilitatea" [Bookkeeping] sistemului de operare. Zona minimă accesibilă pe disc este sectorul; numărul discurilor este foarte mare, de aceea soluţia memorării adreselor lor reprezintă o soluţie ineficientă. Din acest motiv s-a introdus noţiunea de cluster, care reprezintă unitatea de măsură a alocării informaţiei şi este format din grupul de sectoare adiacente alocabile unui fişier. Fiecare cluster corespunde unei poziţii din tabela de alocare a fişierelor. Adresa pe disc a unui cluster corespunde cu numărul său; clusterele sunt numerotate de la doi în ordine secvenţial crescătoare. Unitatea de memorare minimă alocabilă este cluster-ul, ceea ce produce pe de-o parte micşorarea timpului de acces iar pe de altă parte neutilizarea integrală a spaţiului pentru că rar se întâmplă ca mărimea fişierului să fie un multiplu de cluster; zona rămasă neocupată este zona moartă, nevăzută de sistemul de operare şi propice aşezării viruşilor. Cu cât dimensiunea clusterelor va fi mai mare, cu atât timpul de acces se va micşora, iar spaţiul ocupat de zonele moarte de la sfârşitul fişierelor, deci spaţiul neutilizabil, va creşte. Zonele moarte sunt zonele de aşezare a viruşilor, de aceea se recomandă iniţializarea acestor zone utilizând aplicaţia Norton WipeInfo. Starea de defecţiune a unui sector se stabileşte prin evaluarea şi compararea valorii indicelui de redundanţă ciclică. [CRC-Cyclic Redundancy check]; valoarea CRC este evaluată ca o sumă de control a valorilor biţilor ce modifică informaţia scrisă. Informaţiile necesare sistemului de operare pentru a gestiona starea clustere-lor şi zona de date a HDD sunt memorate în tabela de alocare a fişierelor. Tabela de alocare a fişierelor (FAT-File Allocation Table) - este lista în care sistemul de operare memorează statutul fiecărui cluster din zona de date a discului logic. Este singura componentă a sistemului de gestiune a sistemului de operare MS-DOS păstrată în două exemplare pentru a creşte siguranţa şi fiabilitatea sistemului.
  27. 27. 27 FAT-ul conţine atâtea înregistrări câte clustere are zona de date a discului logic. Memorarea adreselor se numeşte listă înlănţuită iar clusterele ale căror adrese alcătuiesc o astfel de listă formează lanţul de clustere alocat fişierului respectiv. Ruperea lanţului prin schimbarea adresei din FAT face imposibilă găsirea restului fişierului din lanţul "rupt"; sistemul de operare păstrează o copie şi de aceea este posibilă refacerea lanţului defect prin utilizarea aplicaţiilor tip Norton Disk Doctor sau Disk Editor. Gestiunea zonei de date a unui disc logic presupune memorarea adreselor de început ale lanţurilor de clustere alocate fişierelor, în catalogul principal. Catalogul principal [The Root Directory] - este lista în care sistemul de operare memorează, pentru fiecare fişier şi catalog adresa primului cluster din lanţul de clustere asociat, împreună cu alte informaţii utile unei gestiuni complete şi fiabile a zonei de date, a fişierelor şi cataloagelor. El este ultima componentă a zonei sistem a discului logic şi este poziţionat imediat după a doua copie a FAT- ului. Înregistrarea catalogului principal are următoarele câmpuri: nume, extensie, atribute, rezervat, timp, data, adresa, dimensiunea. Dimensiunea şi locaţia catalogului principal sunt fixate în timpul formatării logice şi pot fi modificate doar printr-o nouă formatare. Marcarea numelui fişierului sau catalogului şi iniţializarea cu zero a listei sale de adrese din cele două copii FAT sunt singurele acţiuni pe care le face sistemul de operare când şterge un fişier sau catalog. Deoarece conţinutul lanţului de clustere asociat nu este afectat în cazul în care nu a avut loc o suprascriere iar informaţiile privind adresa cluster-ului de început şi dimensiunea fişierului (memorate în catalogul principal) nu sunt distincte, refacerea automată a unui fişier şters este o sarcină uşoară pentru programul UnErase. Înregistrarea de încărcare [The Boot Record] reprezintă conţinutul primului sector al oricărui disc logic. Aici sunt memorate informaţii importante pentru accesarea corectă al discului fizic pe care este localizat discul logic, precum şi fişierele sistem ale sistemului de operare. Pe dischetă există un singur disc logic, de aceea înregistrarea de încărcare coincide cu începutul fizic şi logic al acesteia. Tabela de partiţii [Partition Table] Înainte ca sistemul de operare să poată fi instalat pe HDD, un program de partiţionare (de cele mai multe ori programul FDISK din DOS) memorează pe primul sector fizic al acestuia, adică în sectorul (0,0,1) o structură care-l descrie ca un set de una sau mai multe diviziuni numite partiţii. Această structură se numeşte
  28. 28. 28 tabelă de partiţii. Tabela de partiţii este cea mai importantă entitate de pe HDD şi ea conţine: numărul discurilor logice localizate pe HDD; adresele fizice de început şi de sfârşit ale acestora; adresele logice de început; numărul de sectoare ale fiecărui HDD; definirea discului sistem. Dacă tabela de partiţii este defectă, sistemul nu poate fi încărcat de pe HDD iar conţinutul său este inaccesibil. În timpul operaţiei de încărcare, BIOS-ul citeşte programul principal de încărcare care, pe baza tabelei de partiţii, află ce partiţie conţine sistemul de operare ce trebuie încărcat şi unde este localizată înregistrarea sa de încărcare. Tabela de partiţii, dacă există, este prima componentă a zonei sistem a unui disc logic. Ea este creată şi localizată înainte de formatarea logică. Formatarea logică [logical formatting] - reprezintă operaţia de dimensionare, localizare şi iniţializare a înregistrării de încărcare a celor două copii ale tabelelor de alocare a fişierelor şi a catalogului principal. Un hard-disc este format din unul sau mai multe discuri ce se rotesc unitar pe un singur ax, numit dispozitiv de antrenare (spindle), care este conectat direct la un motor. Pentru fiecare faţă a discurilor este folosit un cap de citire/scriere. Atât timp cât discurile se rotesc, capetele de citire/scriere se află la o distanţă de câteva milionimi de inci de suprafaţa discului. De fiecare dată când discul efectuează o rotaţie completă, capul trasează un cerc complet pe suprafaţa acestuia, cerc ce poartă denumirea de pistă. O stivă verticală de piste poartă denumirea de cilindru. Numărul de cilindri ai unei unităţi de hard-disc este egal cu numărul pistelor de pe fiecare disc. Acest număr este stabilit de producătorul hard-discului în timpul fabricării. Majoritatea sistemelor de discuri împart fiecare pistă în arce mai scurte, numite sectoare. Sectorul este unitatea de bază pentru cantitatea de informaţii stocată pe un disc. Adresa fizică a fiecărui sector de pe disc este dată de cele trei valori: cilindrul, capul şi sectorul. Pentru adresarea datelor de pe un disc, se foloseşte adresarea pe blocuri logice (logical block addressing).
  29. 29. 29 Prin divizarea discului în mai multe partiţii, posibilităţile logice de adresare a unui disc pot creşte de patru ori, în limitele adresabilităţii fizice. Viteza de acces şi rata de acces sunt probleme de proiectare, dar limitele sunt determinate de probleme mecanice. Cea mai bună cale de depăşire a acestor bariere mecanice este folosirea unui cache. Cache-urile sunt clasificate în două categorii – software şi hardware. Cache-urile software folosesc o parte a memoriei principale a calculatorului. Cache-urile hardware folosesc memorii proprii, dedicate. Cache-urile software au un avantaj de performanţă prin faptul că operează după interfaţa de disc şi magistrala de extensie, pe când informaţiile păstrate în cache-ul hardware, chiar dacă sunt disponibile imediat, sunt încetinite prin interfaţă şi prin magistrala de extensie. Unităţile AV au fost construite în scopul stocării datelor audio şi video. Aceste unităţi au capacităţi foarte mari, dar cel mai important lucru este viteza de acces. Spre deosebire de hard-discurile obişnuite, care permit accesul instantaneu la date aleatorii, unităţile AV sunt optimizate pentru accesul secvenţial la viteze foarte mari. Compact-discul a fost creat la începutul anilor 1980. CD-urile reprezintă inima tehnologiilor multimedia, reprezentând totodată elementul central pentru digitizarea şi automatizarea sistemelor fotografice. La baza sistemelor CD-ROM stă tehnologia optică. Pentru creşterea spaţiului de stocare disponibil pe un disc, sistemul CD foloseşte înregistrarea cu viteză liniară constantă. Discul se roteşte mai repede pentru pistele din interior decât pentru cele din exterior, astfel că, viteza de rotire a discului variază de la 400 RPM (rotaţii pe minut) pentru pistele din interior la 200 RPM pentru pistele din exterior. Capacitatea de stocare a CD-urilor este împărţită în sectoare, un CD având aproximativ 315.000 de sectoare (pentru 70 de minute de muzică). O sesiune este un segment unic înregistrat pe un CD şi poate conţine mai multe piste. Orice sesiune poate conţine date, secvenţe audio sau imagini.
  30. 30. 30 Un compact disc poate conţine până la 99 de piste, iar o pistă poate conţine numai una dintre formele de stocare (audio, video sau date). Fiecare pistă este formată din cel puţin 300 de cadre mari (4 secunde de redare audio). Compact discurile pot fi de mai multe tipuri: CD-digital Audio, CD- ROM (CD- Read Only Memory), CD-Recordable, CD-Erasable, Photo CD şi DVD. Discul CD-ROM livrează date din alte surse către calculator. Datele de pe un CD-ROM nu mai pot fi modificate după ştanţare. Adânciturile pentru stocarea datelor sunt definitive. Pentru majoritatea recorderelor CD, fluxul de date nu poate fi întrerupt după ce operaţia de scriere a început. O întrerupere în fluxul de date poate genera erori de înregistrare. Pentru folosirea capacităţii maxime posibile ale unui CD, este de dorit a se reduce numărul de sesiuni în care se împarte un disc, deoarece fiecare sesiune iroseşte cel puţin 13 MB pentru zonele de introducere (lead–în) şi de încheiere (lead-out). Este recomandat ca orice program rezident aflat în memorie (programele de protejare a cranului (screen savers), alarmele (popup reminders) şi programele de comunicaţii) să fie descărcat, astfel încât, PC- ul să se ocupe numai cu procesul de scriere. Înainte de scrierea CD-ului este recomandat să se verifice faptul că fişierele ce se doresc a fi transferate pe CD nu sunt fragmentate. Programul de creare a CD-ului organizează datele în vederea scrierii pe disc. Pe măsură ce trimite informaţiile către unitatea CD-R, programul adaugă şi informaţiile de control necesare pentru crearea formatului corespunzător al discului. La terminarea scrierii, programul finisează operaţia de înregistrare, astfel încât discul să poată fi redat. Pentru prevenirea pierderii discurilor din cauza insuficienţei datelor, majoritatea programelor pentru producerea discurilor CD-R master efectuează o testare a sesiunii de înregistrare înainte de a scrie datele pe disc. CD-Erasable seamănă mai mult cu un hard-disc decât cu o unitate CD-R, deoarece tabelul de conţinut poate fi actualizat în orice moment, astfel încât se pot adăuga fişiere şi piste fără să fie necesare informaţiile suplimentare ale unor noi sesiuni. Discurile Photo CD sunt folosite ca sisteme de stocare pentru imaginile vizuale. Ultimele echipamente Photo CD au fost modificate, astfel încât să poată reda şi discuri audio. Aparatele Photo CD sunt proiectate la fel ca echipamentele audio – ele reproduc imaginea, fără să o manipuleze. Elementele de control cele mai avansate permit oprirea la o anumită imagine sau parcurgerea discului în căutarea unei imagini.
  31. 31. 31 Sistemul DVD (Digital Versatile Disc) oferă o capacitate de 4,3 gigaocteţi. Având ca destinaţie iniţială stocarea filmelor, formatul DVD acceptă date numerice de orice tip, inclusiv produsele multimedia interactive. Ca şi în cazul CD-urilor, fiecare aplicaţie are un nume propriu: DVD-Audio, DVD-Video, DVD- ROM şi DVD-RAM (un sistem de înregistrare asemănător cu sistemul CD-R). Spre deosebire de CD-urile obişnuite, discurile DVD sunt formate din două discuri lipite, fiecare disc este înregistrat pe ambele părţi, deci, discul rezultat are patru suprafeţe diferite de înregistrare. Interfaţa predominantă pentru unităţile CD şi DVD este în prezent ATAPI. 2.4. Dispozitivele periferice Dispozitivele periferice asigură introducerea în calculator a informaţiilor de pe suporturi externe şi extragerea informaţiilor din calculator şi depunerea lor pe suporturi externe. Conectarea dispozitivelor periferice la magistralele de sistem Dispozitivele periferice pentru accesarea mediilor de prelucrare sunt funcţie de suporturile pe care le prelucrează. Suporturile de înregistrare sunt medii materiale capabile să păstreze, permanent sau temporar, informaţii. Suporturile pot fi reutilizabile (cele magnetice) sau nereutilizabile (de exemplu, hârtia). Suporturile magnetice, înregistrând informaţie, contribuie la creşterea capacităţii de memorare a unui sistem de calcul. De aceea, se spune că ele alcătuiesc memoria externă a unui sistem de calcul. Spre deosebire de memoria internă, conţinutul celei externe nu se pierde o dată cu întreruperea curentului electric. În plus, memoria internă este cea cu care lucrează direct unitatea centrală, deci, dacă este necesar să fie prelucrate informaţii din memoria externă (dischetă, disc magnetic), acestea se vor transfera întâi în memoria internă a calculatorului.
  32. 32. 32 Discul magnetic (hard-disk-ul) nu trebuie confundat cu memoria internă chiar dacă se găseşte în interiorul calculatorului. Dispozitivele periferice de intrare(DP/I) asigură citirea informaţiilor de intrare (date şi programe) de pe medii externe şi introducerea lor în memoria calculatorului în reprezentări interne adecvate fiecărui tip de dată. Dispozitivele de intrare sunt: tastatura, mouse-ul, microfonul; creionul optic(Light Pen), Trackball (bila rulantă) un mouse aşezat pe spate; Touchpad - suprafaţă sensibilă la atingere; Joystick - maneta cu trei grade de libertate; scanner-ul (dispozitiv specializat în introducerea de imagini), - cititorul de disc compact (CD-ROM), unitatea de dischetă (asigură citirea sau scrierea informaţiei pe dischetă, deci este un dispozitiv de intrare-iesire), dispozitivul de citire-scriere pe hard-disk (disc magnetic), unitatea de ZIP. Aceasta din urmă este un dispozitiv de citire- scriere care prelucrează un suport magnetic asemănător cu o dischetă, dar cu o capacitate mult mai mare - 100 MO, Dispozitivele periferice de ieşire(DP/O) asigură depunerea informaţiilor din memoria internă pe suporturi externe. Ele se vor trece din reprezentarea internă într-o formă accesibilă omului. Dispozitivele de ieşire diferă şi ele în funcţie de suportul folosit. Dintre dispozitivele de ieşire folosite astăzi amintim: monitorul, a cărui interfaţă fizică cu calculatorul foloseşte o placă video; Monitorul numit şi VDU-Video Display Unit este dispozitivul standard de ieşire şi poate fi cu tub catodic şi cristale lichide. Calitatea este determinată de:mărime(ţol-2,24cm), rezoluţie(pixeli), frecvenţa(Hertz), aspectul ergonomic. Display screen; imprimanta matricială, cu jet, termică, laser. Calitatea depinde de:tip, viteza, alimentare cu hârtie, rezoluţie, memoria proprie plotter-ul (pentru reprezentări grafice), unităţi de dischetă,
  33. 33. 33 hard-disk şi ZIP (dispozitive de intrare-iesire), inscriptor de CD (care permite şi citirea CD-urilor). Sistemele multimedia mai sunt dotate cu placă de sunet şi difuzoare dar la ele se pot cupla şi alte dispozitive de introducere sau extragere de imagini şi sunete. Pentru conectarea unui dispozitiv periferic la un sistem de calcul, trebuie să existe o interfaţă fizică (de exemplu, placa video pentru monitor, placa de sunet pentru difuzoare etc.) şi una logică. Aceasta din urmă este un program care asigură utilizarea perifericului prin intermediul sistemului de operare (partea de programe a sistemului de calcul) şi se numeşte driver. Tastatura este elementul de legătură directă între om şi calculatorul personal, în sensul că permite introducerea datelor şi comenzilor pe calculator. Unitatea de control a tastaturii cunoaşte fiecare tastă datorită codului său de identificare, cod care este un număr între 1 şi 101. Tastatura calculatoarelor este împărţită în cinci zone de taste: tastele maşinii de scris; tastatura numerică redusă; tastele pentru deplasarea cursorului; tastele funcţionale; tastele de control speciale; Mouse-ul – a fost creat între anii 1957 şi 1977 de către Douglas C. Engelbart de la Institutul de Cercetări din Standford. Mouse-ul mecanic a devenit un echipament periferic larg răspândit pentru creşterea vitezei de operare. Este un dispozitiv deosebit de comod şi eficient, constituit dintr-o cutiuţă de plastic cât mai ergonomic proiectată şi realizată, cu 2-3 butoane deasupra şi conectată la un port al calculatorului. În interiorul mouse-ului, bila acţionează doi senzori perpendiculari, care prin rotire, generează impulsuri electrice ce sunt trimise către PC. Mouse-ul este cuplat la unitatea centrală printr-un port serial. Întotdeauna este bine să conectaţi mouse-ul la un port serial care foloseşte o întrerupere nepartajată (de exemplu, COM1 dacă sistemul are trei porturi seriale). Unele calculatoare personale, cum ar fi calculatoarele Compaq au porturi de mouse integrate. Acest lucru permite conectarea mouse-ului fără nici o grijă privind conflictele de întreruperi sau ocuparea unui port serial. Monitorul poate avea diverse dimensiuni. PC-urile au un ecran cu 25 de linii şi 80 de coloane. Poziţia pe ecran indicată de cursor poate fi o “liniuţă“
  34. 34. 34 clipitoare, un “pătrat” clipitor sau un dreptunghi. Forma şi modul de afişare al cursorului se poate fixa de către utilizator. Sistemul de operare se interpune între programe şi memoria BIOS şi captează caracterele pe care programele orientate spre text încearcă să le afişeze direct pe ecran. O altă problemă a display-urilor o constituie posibilitatea de a reprezenta culorile. Ambele facilităţii, regimul grafic şi culorile sunt realizate de o componentă hardware numita adaptor (ex.CGA, EGA, VGA, SVGA). Display-urile echipate cu adaptor grafic consideră ecranul în regimul de lucru grafic ca o matrice de puncte individuale numite “pixeli”. Pixelii sunt cele mai mici blocuri constructive din care poate fi construită o imagine reală. Numărul de “pixeli” ai ecranului determină “rezoluţia” acestuia. În mod obişnuit, un caracter ASCII se reprezintă printr-o matrice de 8 x 8 puncte. Evident, cu cât rezoluţia ecranului este mai mare, cu atât calitatea imaginii este mai bună. Numărul de pixeli creşte direct proporţional cu cantitatea de memorie necesară pentru stocarea lor. Există două moduri de afişare a datelor pe ecran: modul text; modul grafic. Unitatea de măsură pentru claritatea imaginilor afişate pe ecran este puncte pe inci (dots-per-inch) şi depinde atât de rezoluţie, cât şi de dimensiunea imaginii rezultate. Toate modelele noi de adaptoare grafice au capacitatea de a afişa imagini tridimensionale (sunt plăci 3D). Cea mai importantă caracteristică a plăcii 3D este funcţia de realizare a mişcării. Dintre toate cipurile de pe o placă video, acceleratorul grafic este cel mai important. Viteza de operare a acceleratorului determină rapiditatea cu care sistemul poate construi cadrele de imagini. Imprimanta este un dispozitiv care permite tipărirea pe hârtie a unui document de tip text, obiecte grafice sau combinaţii ale acestora. Caracteristicile unei imprimante sunt: mecanismul de tipărire şi principiul de funcţionare; viteza de tipărire; dimensiunea liniei tipărite; calitatea grafică a tipăririi; memoria proprie; fiabilitatea şi costul.
  35. 35. 35 Rezoluţia unei imprimante se măsoară în numărul de puncte pe care le poate afişa imprimanta într-un inch. Unitatea de măsură este 1 d.p.i. (dots per inch). Imprimantele pot fi: matriceale, cu jet de cerneală, laser, dispozitive plotter. La imprimanta matricială viteza de tipărire este exprimată în caractere pe secundă. Cea mai populară serie de imprimante matriciale este familia EPSON. Imprimanta laser are la bază principiul xerox-ului. Viteza imprimantelor laser se măsoară prin numărul de pagini tipărite pe minut. Rezoluţia poate fi de cel puţin 300 dpi (dots per inch), permiţând o tipărire de calitate. O imprimantă laser tipăreşte aproximativ 4-18 pagini pe minut. Dacă imprimanta dispune de un interpretor de PostScript (este un limbaj folosit pentru codificarea de desene) atunci ea poate realiza desene de o calitate mai bună şi o complexitate mai sporită. Plotter-ul este un dispozitiv specific de desenare ce are ataşat un număr de capete de scriere de tip ROTRING. Scannerul poate converti orice imagine pe hârtie într-o formă electronică acceptată de calculator. Dacă pe calculator se află instalat un program de recunoaştere optică a caracterelor (OCR – Optical Character Recognition), textele citite de scanner ca imagini pot fi convertite în fişiere ASCII pentru un procesor de texte, o bază de date sau un sistem de editare a publicaţiilor. Caracteristicile unui scanner sunt: posibilitatea de producere a imaginilor color; viteza de scanare; domeniul dinamic (domeniul de culori pe care le poate distinge un scanner); rezoluţia şi posibilitatea de recunoaştere a caracterelor de text, transformându-le în caractere, nu în imagini. Înainte de a începe scanarea, trebuie stabilit formatul imaginii (alb- negru, nuanţe de gri sau color), rezoluţia şi formatul fişierului în care se salvează imaginea. Apoi se va executa o scanare preliminară pentru determinarea suprafeţei imaginii şi a domeniului dinamic. În final, se va executarea scanarea finală. Modem (Modulator - Demodulator), transformă semnalul digital: în semnal analogic: ;
  36. 36. 36 Modemul acceptă un şir serial de biţi la intrare şi produce un purtător modulat la ieşire (sau vice-versa). Acesta este inserat intre calculator (digital) si sistemul telefonic (analogic): Modemurile se clasifică după mai multe criterii: tipul(intern, extern); viteza, caracteristicile de apel, modul de conectare la sistem etc. Modemul realizează procesul de modulare-demodulare a semnalului purtător. Semnalul este caracterizat prin trei parametri: amplitudine; frecventa; faza. Modulaţia este procedeul de transmitere a unui semnal purtător, la care unul din parametrii caracteristici este modificat în concordanţă cu valoarea semnalului modulator, ce reprezintă mesajul de transmis. Demodulaţia este procedeul de extragere, la recepţie, a semnalului modulat (a mesajului) din semnalul recepţionat. Interfaţa este dispozitivul prin intermediul căruia două componente ale calculatorului pot comunica. Toate informaţiile din sistemul de stocare trebuie să treacă prin interfaţă pentru a ajunge la microprocesor sau la memorie. De cele mai multe ori, viteza interfeţelor moderne este măsurată în megaocteţi pe secundă. Cele mai cunoscute interfeţe folosite pentru hard-discurile calculatoarelor, AT Attachment şi SCSI, implică, de obicei, timpi suplimentari diferiţi.
  37. 37. 37 Unele interfeţe au denumiri particulare: adaptor video = interfaţa monitorului; driver de disc = interfaţă de disc. Interfeţele pot fi proiectate la două niveluri: la nivel de dispozitiv; la nivel de sistem. O interfaţă la nivel de dispozitiv este proiectată pentru a asigura legătura între un anumit tip de dispozitiv şi sistemul gazdă. O interfaţă la nivel de sistem asigură conexiunea la un nivel mai ridicat, după ce toate semnalele generate de dispozitiv au fost convertite în forma folosită de sistemul gazdă. Modul DMA oferă posibilitatea obţinerii unor performanţe mai bune prin controlul magistralei (bus mastering), transferurile DMA oferind un grad de prelucrare paralelă, avantaj observabil începând cu folosirea sistemului de operare Windows 98. Pentru obţinea ratelor de transfer maxime este recomandat un sistem bazat pe magistrală PCI. Standardul AT Attachment permite două tipuri de parole: User şi Master. Parolele utilizator (User passwords) sunt parolele stabilite de utilizator pentru limitarea accesului la disc. De obicei, manipularea parolelor se face prin BIOS, prin sistemul de operare sau prin aplicaţii, care fac legătura cu sistemul de securitate al discului prin intermediul interfeţei ATA. Parolele Master (Master passwords) sunt stabilite la fabricarea unităţii de disc. Dacă alegerea a fost securitatea normală, producătorul discului poate să folosească parola master pentru a citi datele sau pentru a dezactiva vechea parolă. Dacă optaţi pentru securitatea maximă, parola master nu permite producătorului decât să şteargă discul, readucându-l în starea originală: gol şi fără nici o parolă. Interfaţa SCSI este o interfaţă la nivel de sistem care oferă o magistrală completă de extensie pentru conectarea echipamentelor periferice. Sistemul SCSI actual este o ierarhie pe trei straturi. Nivelul superior este o structură de comandă care permite PC-ului să controleze toate componentele hardware SCSI. Acesta este nivelul driverului software din interiorul PC-ului. Nivelul de mijloc include protocolul, structura software folosită pentru transportul comenzilor prin sistemul SCSI către dispozitivele SCSI. Nivelul inferior este format din componentele hardware – porturile, cablurile şi conectorii care leagă împreună dispozitivele SCSI.
  38. 38. 38 Port-ul este punctul prin intermediul căruia unitatea centrală realizează schimburi de informaţii cu exteriorul ei. Port-urile pot fi de intrare sau de ieşire, în funcţie de perifericul la care facem referire. Un PC are de obicei o interfaţă paralelă (LPT1) prin care este conectată imprimanta şi două interfeţe seriale (COM1 sau COM2) prin care se conectează mouse-ul. Tastatura şi mouse-ul se cuplează prin porturi seriale, monitorul şi unele modele de imprimante se cuplează prin porturi paralele. Echipamentele periferice rapide: hard-discul, unităţile de floppy-disc şi CD-ROM, se cuplează direct la placa controller-ului dedicat. Interfaţa paralelă permite transmisia celor 8 biţi ai unui octet prin intermediul a opt fire plus unul de comenzi, spre deosebire de interfaţa serială care beneficiază de un singur fir pe care transmite succesiv fiecare bit al unui octet.
  39. 39. 39 SECŢIUNEA 3 REŢELE DE CALCULATOARE 3.1. Teleprelucrarea datelor În ultimele decenii, caracterizate printr-o explozie informaţională fără precedent în istoria omenirii, o mare importanţă au dobândit-o capacitatea şi resursele de comunicaţie de care dispun proiectanţii şi utilizatorii sistemelor informatice, în cadrul cărora un loc de seamă îl ocupă calculatorul electronic. Numărul calculatoarelor conectate direct la reţele de comunicaţii în scopul deservirii unor beneficiari aflaţi la distantă este în continuă creştere. Se spune că aceste calculatoare sunt instalate sau lucrează în medii de teleprelucrare. Teleprelucrarea datelor este un procedeu de prelucrare automată a informaţiei a cărui caracteristică principală este utilizarea unui calculator cu performanţe ridicate, denumit calculator principal, sau server, de către mai mulţi utilizatori, situaţi în locuri diferite şi la distantă faţă de calculatorul principal, transmisia informaţiei făcându-se prin sisteme de telecomunicaţie. Mai putem spune că prin mediu de teleprelucrare se înţelege ansamblul de mijloace hardware şi software care permite prelucrarea la distanţă a informaţiei. Practic, orice sistem care comunică cu altele prin cel puţin o linie de comunicaţie reprezintă un mediu de teleprelucrare. În zilele noastre, vechiul model al unui singur calculator (mainframe) care serveşte problemele de calcul ale unui sistem a fost înlocuit cu un model în care munca este făcută de un număr mare de calculatoare, care sunt utilizate separat, dar interconectate. Prin cooperarea între calculatoare se pot realiza o multitudine de activităţi, astfel: transferul unui fişier de la un calculator la altul; se poate accesa o baza de date existenta pe un alt calculator; se pot transmite mesaje; se pot utiliza resursele hardware (imprimante, scannere, plottere, etc.) şi software ale unui alt calculator. Toate aceste calculatoare legate intre ele alcătuiesc o reţea.
  40. 40. 40 Reţeaua 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 baza) şi informaţionale (baze de date) de care dispune respectivul ansamblu. Prin reţea de calculatoare mai putem înţelege şi o colecţie de calculatoare autonome interconectate între ele. Se spune despre două calculatoare că sunt interconectate dacă acestea sunt capabile să schimbe informaţii între ele. O altă noţiune utilizată este lucrul în reţea care reprezintă conceptul de conectare a unor calculatoare care partajează resurse. Resursele pot fi: date (baze de date); aplicaţii (orice program: Word, un program de gestiune a stocurilor, etc.); periferice (imprimante, scannere, etc.). În continuare, voi explica pe scurt noţiunile fundamentale care stau la baza transferului şi prelucrării la distanţă a informaţiei. Menţionez că precizările pe care le voi face sunt strict necesare pentru o mai bună înţelegere a elementului material al laturii obiective aferentă oricărei infracţiuni specifice domeniului informatic. 3.2. 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 (Metrou Area Network); reţele de arie întinsa WAN (Wide Area Network); Internet-ul. După topologie: reţele tip magistrală (bus); reţele tip stea (star);
  41. 41. 41 reţele tip inel (ring); reţele combinate. După tipul sistemului de operare utilizat: reţele peer-to-peer; reţele bazate pe server. Reţele cu difuzare (broadcast) sunt acele reţele care au un singur canal de comunicaţie, care este partajat şi accesabil de către 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 doar unui subset de calculatoare (acest mod de operare se numeşte trimitere multiplă). Acest mod transmitere este caracteristic reţelelor 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 fie nevoit să treacă prin unul sau mai multe calculatoare intermediare. Deseori, sunt posibile trasee multiple, de diferite lungimi etc. În general, reţelele mai mici (locale) tind să utilizeze difuzarea, în timp ce reţelele mai mari sunt de obicei punct - la - punct. Reţele LAN sunt în general reţele private localizate într-o singură cameră, clădire sau într-un campus de cel mult câţiva kilometri. Aceste reţele sunt caracterizate prin: mărime: LAN - urile au în general dimensiuni mici iar timpul de transmisie este limitat şi cunoscut dinainte; tehnologia de transmisie consta dintr-un singur cablu la care sunt conectate toate calculatoarele (de aici vine numele de difuzare). Aceste reţele funcţionează la viteze cuprinse intre 10 şi 100 Mb/s. LAN - urile mai pot funcţiona şi la viteze mai mari, de pana la sute de Mb/s. În general aceste viteze de transmisie se măsoară în megabiţi/secundă Mb/s şi nu în megabytes/secundă (MB/s); topologie: LAN - urile pot utiliza diferite topologii: magistrala, inel, etc. În figura 1 sunt reprezentate doua astfel de reţele: cu topologie magistrala şi inel.

×