1. Arhitectura Sistemelor de Calcul Grigore Albeanu 3

2. STRUCTURA SISTEMELOR DE CALCUL Resursele fizice ale sistemelor de calcul Resursele fizice ale sistemelor de calcul  Generaţii de calculatoare  Generaţii de calculatoare  Procesor. Caracteristici. Set de instrucţiuni  Procesor. Caracteristici. Set de instrucţiuni  Memorii  Memorii  Dispozitive periferice  Dispozitive periferice  Viteza de procesare  Viteza de procesare  Clasificarea sistemelor de calcul  Clasificarea sistemelor de calcul Resursele logice ale sistemelor de calcul Resursele logice ale sistemelor de calcul  Introducere în sisteme de operare  Introducere în sisteme de operare  Iniţiere în utilizarea sistemelor de calcul bazate pe UNIX /LINUX  Iniţiere în utilizarea sistemelor de calcul bazate pe UNIX /LINUX  Iniţiere în utilizarea PC/Windows  Iniţiere în utilizarea PC/Windows 3.1 3.2 ©galbeanu

3. Generaţii de calculatoare http://users.informatik.uni-halle.de/~jopsi/dpar03/chap2.shtml ©galbeanu

4. Istoric in imagini (1) http://faculty.philau.edu/LondonM/History /Lecture_SP99.htm ©galbeanu

5. Istoric in imagini (2) View of part of the ENIAC, the first electronic digital computer, operational in December 1945. Officially dedicated February 14, 1946. The historic computer contained 18,000 vacuum tubes, 70,000 resistors. 10,000 capacitors, and 6,000 switches. It was 100 feet long, 10 feet high and 3 feet deep. In 1946 it was moved to the Ballistic Research Laboratory in Aberdeen, Md., and in 1955 it became part of a permanent exhibition at the Smithsonian Institution. (Photo: The Smithsonian Institution) UNIVAC-I March 1951 - Delivered to Census Bureau UNIVAC-II 1952 - Univac II delivered to GE. First non-government commercial use of a computer. ©galbeanu

6. Istoric in imagini (3) ©galbeanu

7. ©Vasile Baltac

8. MECIPT http://www.banaterra.eu/romana/m/MECIPT/foto.pdf MECIPT - (Masina Electronica de Calcul a Institutului Politehnic Timisoara) este primul Calculator Electronic din Romania construit intr-o Universitate. MECIPT-1 este un calculator de generatia I cu caracteristici avansate de microprogramare. Initiatorii au fost: I.Kaufmann, W.Lovenfeld, M.Fildan, D. Farcas, V. Baltac, I.Munteanu, I. Hartmann. MECIPT-1 a fost conceput ca o masina de tip paralel in virgula fixa. Opera cu 50 de operatii pe secunda si avea o memorie de 1024 de adrese. Instructiile erau formate din 15 cifre binare, aveau un singur camp de adresa format din 10 cifre binare. Contine peste 2000 de tuburi electronice, 20.000 de rezistente si condensatori, 30 km fire, 100.000 de lipituri. Istoric in imagini (4) ©galbeanu

9. ©Vasile Baltac

13. Istoric in imagini (5) ©galbeanu

14. Etape / Hardware / Software ©galbeanu

17. http://www.vintage-computer.com/ibm_pc.shtml ©galbeanu

19. http://www.syngress.com/book_catalog/111_citrix/chapter_01.htm http://sc.jpl.nasa.gov/hardware/sv1/ ©galbeanu

20. Procesor. Caracteristici. Set de instrucţiuni http://perso.enst.fr/~polti/divers/processeurs / ©galbeanu

21. Modele ale comunicatiei ©galbeanu

22. Performantele unui procesor ©galbeanu

23. Instructiuni / RISC / CISC ©galbeanu

24. Memorii ©galbeanu

25. Unitati de masura ©galbeanu De fapt, trebuie să facem diferenţă între denumirile adoptate în sistem decimal (folosit în afaceri) şi cele caracteristice sistemului binar (folosit în programare). Astfel, sunt în uz următoarele prefixe: prefixzecimalbinar kilo(K)1000 = 10 3 1024 = 2 10 = 1.024 mega(M)1000 2 = 10 6 1024 2 = 2 20 = 1.048.576 giga(G)1000 3 = 10 9 1024 3 = 2 30 = 1.073.741.824 tera(T)1000 4 = 10 12 1024 4 = 2 40 = 1.099.511.627.776 peta(P)1000 5 = 10 15 1024 5 = 2 50 = 1.125.899.906.842.624 exa(E)1000 6 = 10 18 1024 6 = 2 60 = 1.152.921.504.606.846.976 zetta(Z)1000 7 = 10 21 1024 7 = 2 70 = 1.180.591.620.717.411.303.424 yotta(Y)1000 8 = 10 24 1024 8 = 2 80 = 1.208.925.819.614.629.174.706.176 Ultima actualizare a acestui sistem a fost realizată în 1991

26. Tipuri de memorii Există mai multe tipuri de module DRAM utilizate în sistemele de calcul moderne: SDRAM (eng. Synchronous DRAM), RDRAM (eng. Rambus DRAM), DDR şi DDR2 (Double-Data-Rate Synchronous DRAM) ş.a. Circuitele de stocare nevolatile se încadrează în următoarele clase: -PROM (eng. Programmable Read-Only Memory) – pentru înregistrarea codului cu ajutorul unui echipament special, odată ce este scris nu se mai poate schimba; -EPROM (eng. Erasable Programmable Read-Only Memory) – circuit de stocare de tip ROM care poate fi şters cu ajutorul unui mediu în ultraviolet, iar apoi poate fi rescris, -Flash (un tip de memorie înrudit cu EPROM). ©galbeanu

27. Dispozitive periferice ©galbeanu

28. Discurile magnetice (imagini) ©galbeanu

29. Discurile magnetice - Principii http://homepages.feis.herts.ac.uk/~ms c_ice/unit4/index.html ©galbeanu

30. Discuri / benzi magnetice Cele de mai sus arată că discul magnetic este o memorie accesabilă prin adresă, deci datele se obţin prin acces direct. Performanţele unui disc magnetic depind de următorii factori: timpul de poziţionare, numărul de rotaţii pe minut, rata de transfer a discului etc. Discurile flexibile au două suprafeţe pe care se poate scrie informaţia şi pot fi protejate la scriere prin fanta de protecţie (în poziţia liber). Cuplarea unităţilor de disc se poate realiza intern (prin intermediul unei interfeţe standard: IDE, SCSI etc.) sau extern (prin intermediul interfeţei paralele). Din punct de vedere constructiv, discurile rigide sunt de tip intern (capacitate fixă, suportul de memorare nu poate fi demontat din unitatea de disc), cartridge (capacitate variabilă – suportul poate fi evacuat precum o casetă din cititorul/înregistratorul de casete (casetofon sau videocasetofon), respectiv pachet de discuri (care se montează în unităţile speciale de citire-scriere ale mini şi supercalculatoarelor). ©galbeanu

31. Discurile optice Noua generaţie a discurilor optice o reprezintă suportul DVD (eng. Digital Video/Versatile Disc.) cu caractersitici superioare suportului CD. Componentele principale al unei unităţi DVD sunt următoarele: a) mecanismul pentru citirea discului; b) procesorul de semnal DVD-DSP (eng. Digital Signal Processing); c) decodorul digital audio/video şi d) modulul de control. Există mai multe tipuri de suporturi (deci şi de unităţi de citire/scriere) DVD: a) DVD-R (DVD Recordable) înregistrabile o singură dată; b) DVD RW (Read/Write), DVD RAM (Random Access Memory) şi DVD+RW (bazate pe o tehnologie cu schimbare de fază: Phase-Change Rewritable). ©galbeanu

32. Terminalul ©galbeanu

33. Terminals: VT52, VT100, etc DEC VT52 PDP 11/50 Terminalul (Consola) virtual(ă) poate fi vazut(ă) ca o aplicaţie de serviciu care permite a) terminalelor unei reţele multiuser să interacţioneze cu alte sisteme pe baza tipului şi caracteristicilor terminalului; b) accesul la distanţă pentru managementul resurselor logice ale unui sistem de calcul; c) crearea mai multor instanţe terminal etc

34. Tastatura

35. Combinatii de taste

36. Monitorul

37. Dispozitive pentru introducerea informatiei grafice

38. Dispozitive de scanare

39. Alte echipamente

40. Viteza de procesare Creşterea vitezei de procesare a fost posibilă prin accelerarea executării instrucţiunilor (de exemplu prin tehnica pipeline – bandă de asamblare), dar şi prin utilizarea unor tehnici de organizare a memoriei (de exemplu prin utilizarea memoriei cache). Memoria cache este reprezentată de un bloc de memorie de dimensiune mai mică, dar cu timp de răspuns forte scurt, care funcţionează ca un tampon (eng. buffer) între procesor (sau diferite componente ale procesorului) şi memoria principală. Ideea principală care stă la baza tehnicii bazate pe memorie cache este: Dacă o instrucţiune accesează o anumită locaţie de memorie atunci probabilitatea ca instrucţiunile următoare să acceseze locaţii vecine este foarte mare. Această idee induce şi o disciplină de programare bazată pe evitarea salturilor la distanţă (eng. jump) realizată în manieră înlănţuită şi utilizarea instrucţiunilor în secvenţă, eventual doar cu salturi locale (eng. branch).

41. Pipelining O altă modalitate de creştere a vitezei de procesare o constituie utilizarea arhitecturilor paralele, a arhitecturilor distribuite precum şi a unor arhitecturi neconvenţionale (de exemplu a sistemelor de tip cuantic).

42. Exemplificare 1) Fetch instruction from memory 2) Read register file while decoding the instruction 3) Execute or address calculation 4) Access an operand from memory 5) write back to register file

43. Clasificarea sistemelor de calcul SISD

44. Sisteme SIMD ILLIAC 4 (1965) Acest tip de arhitectură este folosit în familia de procesoare Intel Pentium MMX (Multi-Media eXtension), care are la bază o arhitectură SIMD. Această familie de procesoare cuprinde un set de 57 de instrucţiuni noi, 4 noi tipuri de date şi un set nou de regiştri destinaţi accelerării execuţiei aplicaţiilor multimedia (grafica 2D şi 3D, video, procesare imagine şi sunete stereo). Aplicaţiile multimedia impun manipularea unor date de dimensiuni mici (8 sau 16 biţi) în paralel pentru cele 3 canale de culoare sau cele 2 canale de sunet stereo, cu aceeaşi instrucţiune, dar date diferite pe aceste canale multimedia. Sistemele SIMD sunt, la rândul lor, de mai multe categorii: a) matriceale - prelucrează datele în mod paralel şi le accesează prin adrese în loc de index şi valoare; b) cu memorie asociativă - operează asupra datelor accesate asociativ (prin conţinut). În loc de adresă, specificarea datelor se face prin valoare, cum ar fi: "mai mare decât", "mai mic decât", "între limitele", "egal cu" etc.; c) matriceal-asociative - sunt sisteme de tip asociativ ce operează asupra tablourilor multidimen­sionale (matrice şi masive de date); d) ortogonale - fiecare element procesor corespunde la un cuvânt (32 biţi) de memorie şi, astfel, biţii de acelaşi rang ai tuturor cuvintelor pot fi prelucraţi în paralel. Acest procedeu mai este numit procesare serială pe bit şi paralelă pe cuvânt.

45. Sisteme MISD Sunt doar cateva masini in aceasta categorie, si nici una nu a avut un succes comercial, sau vreun impact din punct de vedere stiintific. Un sistem care intra in aceasta categorie (MISD) este un vector sistolic, care este o retea de mici elemente computationale conectate intr-o retea grila (grid). Toate elementele sunt controlate de un ceas global. La fiecare ciclu, un element va citi o valoare de la unul din vecini, efectueaza o operatie simpla (spre exemplu adunarea valorii sosite la la o valoare existenta deja) si pregateste o valoare spre a fi scrisa la un vecin la urmatorul pas. Un alt exemplu ar putea fi considerat un procesor care prelucreaza in banda de asamblare(pipeline) pe motiv ca fiecare pas din banda de asamblare corespunde unei operatii diferite efectuata asupra datelor.

46. Sisteme MIMD Sistemele MIMD pot fi divizate în două categorii: sistemele multiprocesor (cu memorie comună) şi sisteme multicalculator. Pe de altă parte, fiecare din aceste clase se poate împărţi în funcţie de modul de interconectare. Există două posibilităţi de interconectare: magistrală (similar televiziunii prin cablu) şi comutaţie (similar reţelei telefonice). Se obţin astfel patru clase de sisteme MIMD (figura 3.3): sisteme multipro- cesor cu magistrală, sisteme multiprocesor comutate, sisteme multicalculator cu magistrală (reţele de calculatoare) şi sisteme multicalculator comutate (sisteme distribuite generale).

47. Retele de calculatoare

48. Retele (continuare)

49. Resursele logice ale sistemelor de calcul.

50. Resursele logice ale sistemelor de calcul 3.2.1 Introducere in Sisteme de Operare 3.2.1 Introducere in Sisteme de Operare 3.2.2. Iniţiere în utilizarea sistemelor de calcul bazate pe UNIX 3.2.2. Iniţiere în utilizarea sistemelor de calcul bazate pe UNIX 3.2.3. Iniţiere în utilizarea PC/Windows 3.2.3. Iniţiere în utilizarea PC/Windows 3.2.4. Resurse logice privind programarea calculatoarelor 3.2.4. Resurse logice privind programarea calculatoarelor 3.2

51. Sistem de operare. Task, Proces, Fisier etc. http://www.faqs.org/docs/artu/ !!! http://www.youtube.com/watch?v=bExK98Xf0mQ http://www.levenez.com/unix/history.html#14

52. Limbaj de comanda, Apeluri sistem

53. Arhitectura unui Sistem de Operare

54. Task, Fisier, Driver

55. Multi- programare

56. Multiprocesare (multitasking)

58. Iniţiere în utilizarea sistemelor de calcul bazate pe UNIX The Unix Operating system was developed in the 1960's and 1970's by AT&T Bell Labs. The system was designed to be portable, multi-tasking, and multi-user. Basically, Unix is characterized by plain-text files, a command line interpreter (UNIX command shell like Bash), and hierarchical file system (fstab: file where filesystems are defined). It is required that commands be given to access a device; for example "directory/mnt". "mnt" indicates the mount point which is the directory given to the operating system. UNIX was originally a project known as UNICS (Uniplexed Information and Computing System). This was a play on the MULTICS system at MIT. The first system was officially ran on a PDP-11/20 machine (a 16- bit minicomputer) in 1970. In 1973, Unix was re-written into the C programming language. Versions 4, 5, and 6 were released by 1975 (included pipes for faster processing speeds). UNIX/32V was released for the VAX (a 32-bit computing architecture) in 1978; it was a port to the PDP-11th Edition UNIX; a virtual memory was added at University of Berkeley. During the 1980's, UNIX System III based on V7 was developed by AT&T. The University of Berkeley developed its own alternative, BSD UNIX. The most important improvement was the addition of the TCP/IP network code to the kernel. Sun Microsystems developed the SunOS for workstations in 1980. Microsoft released a Unix for 16-bit microcomputers called Xenix in the 1980's. UNIX System V contained various features such as file locking, system administration, etc. During the 1990's, UnixWare was developed by Univel. By the 2000's, HP-UX, IBM’s AIX, and other open source UNIX based operating systems were released.

59. Windows XP: Comenzi

60. Live CD-s http://www.ubuntu.com/download http://www.ubuntu.com/download http://www.ubuntu.com/download http://www.knoppix.net/get.php http://www.knoppix.net/get.php