Hard Disk

Hard disk-ul (sau fix; în engleză hard disk; este un dispozitiv electronic-mecanic pentru stocarea sau memorarea nevolatilă (permanentă) a datelor. Utilizatorul normal nu poate sau nu are voie să despartă discul de circuitele de comandă corespunzătoare, vezi imaginea alăturată; împreună ele formează așa-numita „unitate fixă”, „unitate de disc fix” sau, prescurtat, HDD (de la hard disk drive).

Stocarea datelor se face pe o suprafață magnetică dispusă pe platane rotunde metalice rigide (dure). În general discurile dure sunt utilizate ca suport de stocare extern principal pentru servere și calculatoare personale, dar și pentru anumite aparate electronice (playere și recordere DVD, playere MP3). Dacă la începuturi capacitatea unui disc dur nu depășea 20 megaocteți (MO) = 20 megabait (MB), astăzi (2009) un disc dur obișnuit de 2 1/2 țoli poate depăși 1 teraoctet (TO) = 1 terabait (TB).

Începând din 2009 sistemul de operare Windows 7 al companiei Microsoft a pus la dispoziție și așa numite discuri dure virtuale, în engleză “Virtual Hard Disk” (VHD). Acestea se bazează pefișiere reale (de pe un disc dur real) de mărime arbitrară, dar de tip special, cu extensia .vhd. Pentru a le accesa în Windows se folosește mai întâi programul utilitar DiskPart, cu ajutorul căruia discul dur virtual trebuie “selectat” și apoi “atașat” (“montat”). Abia după aceasta se poate initializa și utiliza ca și când ar fi un disc dur real. Aceasta include și posibilitatea de a instala și un alt sistem de operare pe același disc dur (real), identic cu, sau chiar diferit de primul sistem de operare, sau chiar și mai multe sisteme de operare, dacă se definesc VHD-uri multiple pe discul sau discurile dure reale conectate.

Prin contrast, discurile așa-numite “optice”, ca de exemplu cele de tip CD, DVD și Blu-ray, folosesc pentru memorare procedee optice (nemagnetice), care asigură capacități de ordinul a până la 50 GB (gigabait) pe disc. Uneori însă se mai utilizează și dischete având un singur platan magnetic flexibil, numite în engleză floppy disk; unitatea de scriere/citire corespunzătoare se numește Floppy Disk Drive (FDD). O astfel de dischetă stochează numai cel mult 2,88 MB.

Disc dur de tip Samsung HD753LJ, cu interfaţă de tip SATA

O alternativă la folosirea discurilor în mișcare pentru memorarea datelor au devenit memoriile pur electronice de tip Solid-state drive (SSD), care neavând piese în mișcare sunt mult mai rapide, dar și mai scumpe. Ele simulează caracteristicile discurilor dure, reacționând identic la comenzi și utilizând uneori chiar aceleași interfețe, nemodificate (semnale electrice, conectoare, cabluri, etc.). Una din formele de implementare sunt cardurile de memorie de ex. de tip CF, MD, MMC, SD, SDHC, microSDHC, SM, USB stick și altele. Capacitatea de memorare enormă (până la 64 GB pe bucată!) și gradul avansat de miniaturizare le fac foarte promițătoare pentru aparatele moderne de tip smartphone (telefon inteligent) ș.a. Prin comparație, pentru întregul Windows 7 sunt suficienți doar circa 15 GB.

 

Istoric

Discurile dure au fost introduse pentru prima oară ca unități de stocare a datelor ȋn 1956, pentru calculatoarele IBM. Erau grele și aveau dimensiuni mari, cât o roată de motoretă sau chiar și mai mari. Inițial au fost dezvoltate pentru a fi utilizate ca medii de stocare pentru calculatoare de uz general.

În anii 1990 necesitatea unui dispozitiv de stocare de mare capacitate dar și încredere, independent de un dispozitiv special, a condus la introducerea sistemelor integrate, cum ar fi sistemele RAID, sisteme Network Attached Storage(NAS) – sisteme atașabile de stocare pentru rețea – precum și Storage Area Network (SAN) – siteme de stocare pentru rețea, sisteme care asigură eficiență, precum și un acces fiabil la volume mari de date. Ținând cont de cererile de consum, ȋn secolul al XXI-lea utilizarea HDD-urilor s-a extins și ȋn dispozitive cum ar fi camere video, telefoane mobile (de exemplu Nokia N91), playere („aparate redătoare”) audio digitale, playere video digitale, video-înregistratoare digitale, Personal Digital Assistants (PDA-uri) și console de jocuri video.

Construcție

Discul dur este format de obicei din:

• o placă electronică de control logic,
• un număr de platane cu suprafață magnetizabilă (de obicei 2 sau 3), împărțite în piste și sectoare,
• capete magnetice de citire/scriere (engl. read/write heads, R/W heads), de o parte și de alta a platanelor, legate printr-un braț metalic comandat electromagnetic numit în general actuator
• un sistem electromecanic de frânare și blocare a capetelor pe pista de stop (engl. landing zone), atunci când discul e oprit
• un motor electric trifazic extraplat, care asigură rotirea cu viteză constantă a platanelor.

Funcționare

Fiecare platan are două fețe; fețele sunt divizate într-un număr de piste circulare concentrice, fiecare pistă fiind la rândul ei divizată în sectoare. Platanele sunt astfel aranjate încât pista 0 de la platanul 1 să fie situată exact deasupra pistei 0 de la platanul 2 și 3. Pentru a accesa o pistă oarecare pe unul din platane, brațul care susține capetele (actuatorul) va muta capetele spre acea pistă. Deoarece această metodă necesită doar un singur mecanism de poziționare, ea simplifică designul și coboară prețul. Totuși, pentru a accesa o singură pistă trebuiesc mutate toate capetele. De exemplu, pentru a citi date de pe pista 1 de pe platanul 1, apoi pista 50 pe platanul 3 si apoi iar pe pista 1 dar de pe al treilea platan, întregul braț cu capete trebuie mutat de doua ori. (Eventual s-ar putea și numai cu o singură mișcare, dacă pista 1 / platanul 1 și pista 1 / platanul 3 se citesc simultan, și abia apoi se sare la pista 50.) Pentru a muta un braț trebuie un timp semnificativ, mult mai mare decât timpul de transfer al datelor. Pentru a minimiza mutările actuatorului trebuie împiedicată împrăștierea datelor pe mai multe piste. O metodă de a optimiza timpul de acces este ca un grup de date care sunt accesate secvențial să fie scrise toate pe o singura pistă. Dacă datele nu încap pe o singură pistă, atunci se continuă scrierea pe un platan diferit, dar pe pista cu aceeași poziție. Prin aceasta metodă brațul nu mai trebuie să-și schimbe poziția, ci doar trebuie să fie selectat capul de citire/scriere potrivit. Selectarea capetelor se face electronic și de aceea ea este mult mai rapidă decât mișcarea fizică a brațului cu capete între piste. În total brațul nu mai execută așa multe mișcări.

Pentru a descrie multiplele platane suprapuse se mai folosește termenul de “cilindru”. Un cilindru se referă la toate pistele care au același număr de pistă, dar care sunt localizate pe diferite platane.

Initializarea unui hard-disc “străin”

BIOS-ul conține deja specificațiile pentru diverse hard-discuri. Aceasta face posibilă usurința de a alege specificațiile folosind SETUP-ul. Să presupunem acum ca specificatiile pentru un hard-drive particular nu sunt in BIOS. Exista o alta metoda pentru a face cunoscute specificatiile pentru BIOS. Este construit un tabel care contin specificatiile. Apoi, adresa tabelului este stocata la intreruperea 14H sau intreruperea 46H, in functie daca in curs de initializare este primul sau al doilea hard drive. Formatul tabelului este predefinit în BIOS. In final este apelată functia 09H, care initializeaza controlerul cu noile specificații ale hard discului. Numarul drive-ului (80H sau 81H) este scris in registrul DL. De obicei, de acest lucru se ocupă driverul provenit de la producătorul hard discului . —>

Transferul datelor la memorie

Modalitatea în care datele sunt transferate în memorie determină viteza efectivă a combinației controlor + disc dur. Sunt folosite patru metode:

• Programmed I/O – Cu aceasta metodă porturile controlorului au grijă atât de comenzile drive-ului cât și de transferul de date între controlor și memorie. Se folosesc comenzile IN și OUT ale limbajului de asamblare. Aceasta înseamnă că fiecare octet (bait) este transferat prin intermediul procesorului. La această metodă viteza datelor este limitată de cea a magistralei PC-ului (bus) și de performanța procesorului.
• Memory Mapped I/O – Procesorul poate procesa datele provenite de la un controlor de disc mult mai repede dacă acestea sunt stocate într-o regiune fixă de memorie. Pentru acest scop este folosit în general segmentul localizat deasupra memoriei video RAM. Datele sunt transferate cu ajutorul instrucțiunii de transfer (mov, în cazul arhitecturii x86). Este mai rapidă decât metoda precedentă.
• Direct Memory Access (DMA) – Folosind DMA, un dispozitiv poate transfera datele direct în memorie, fără contribuția procesorului. Pentru a folosi DMA, un program trebuie să îi precizeze controlorului DMA mărimea în octeți (baiți) a pachetului de date ce urmează a fi transferat dintr-o locație într-alta. Totuși, controlorul DMA dintr-un PC este inflexibil și lent. Controloarele DMA operează la viteza (tactul) de 4 MHz, în concluzie sunt extrem de lente.
• Busmaster DMA – Folosind această metodă, controlorul discului dur deconectează procesorul de la bus și transferă el însuși datele în memorie.

Capacități de stocare și viteze de acces

Folosirea unor discuri rigide sigilate ȋntr-o singură unitate permite toleranțe mult mai bune decât într-o unitate de dischetă. În consecință discurile dure pot stoca mult mai multe date decât unitățile de dischetă și le pot accesa și transmite mai repede. În aprilie 2009 cea mai mare capacitate a HDD-urilor de consum era de 2 TB. Un exemplu tipic de „HDD desktop” stochează ȋntre 120 GB și 2 TB. Discurile dure pot avea o viteză de rotație cuprinsă ȋntre 5.400 și 10.000 rpm (rotații pe minut) și o rată de transfer de 1 Gbit/s (109 MB/s) sau chiar și mai mare. Cele mai rapide discuri dure, de tip „Enterprise”, au viteze de rotații de 10.000 sau 15.000 rpm, pot atinge viteze de transfer de peste 1,6 Gbit/s și o viteză medie de transfer de până la 125 Mbytes/secundă (MB/s). HDD-urile mobile, pentru laptop, notebook și netbook, care sunt fizic mai mici decât HDD-urile de desktop, tind să fie mai lente și au o capacitate de stocare mai mică. Discurile mobile au de obicei viteze de rotații de 5.400 rpm, dar sunt și modele cu viteze de 7.200 rpm.

Forme și dimensiuni ale discurilor dure

Odată cu creșterea vânzărilor de calculatoare mici și a evoluției lor a devenit necesară contruirea de HDD-uri care să poată fi montate până și ȋn micile locașuri de floppy disk. Acest lucru a dus la evoluția pieței spre anumite forme ale HDD-urilor, inițial derivate din dimensiunile 8, 5,25 și 3,5 ” de la unitățile de dischetă. Dimensiuni mai mici de 3,5 ” au apărut și ele pe piață, devenind foarte populare:

8 țoli:    9,5 x 4,624 x 14,25 in           (241,3 x 117,5 x 362 mm) 
5,25 țoli: 5,75 x 1,63 x 8 in               (146,1 x 41,4 x 203 mm) 
3,5 țoli:  4 x 1 x 5,75 in                  (101,6 x 25,4 x 146 mm) = 376,77344 cm³ 
2,5 țoli:  2,75 x 0,374 ... 0,59 x 3,945 in (69,85 x 9,5 ... 15 x 100 mm) = 66,3575 ... 104,775 cm³ 
1,8 țoli:  54 x 8 x 71 mm                   30,672 cm³ 
1 țol:     42,8 x 5 x 36,4 mm 
0,85 țoli: 24 x 5 x 32 mm

Circuitul integrat

Circuitul integrat, prescurtare în engleză: IC, de la integrated circuit, pronunție /ai si/ (v. AFI), prescurtare în română C.I., este un dispozitiv electronic alcătuit din mai multe componente electrice și electronice interconectate, pasive și active, situate pe o plăcuță de material semiconductor (făcută de exemplu din siliciu), dispozitiv care în cele mai multe cazuri este încapsulat într-o capsulă etanșă prevăzută cu elemente de conexiune electrică spre exterior, numite terminale sau pini („piciorușe”).

Un circuit integrat, mărit

I se mai spune și “cip”, de la cuvântul englez chip.

 

Istorie

Primul care a teoretizat ideea a fost britanicul Geoffrey Dummer, care pe acea vreme lucra la “Royal Radar Establishment“. Dar părintele circuitului integrat este considerat americanulJack Kilby, care l-a creat pe când lucra la “Texas Instruments“. Șase luni mai târziu, Robert Noyce, (co-fondator al “Intel“) vine cu propria sa variantă pe bază de siliciu, pe când cel al lui Kilby fusese bazat pe germaniu.

Primele aparate de radio erau echipate cu circuite integrate în etajul audio; apoi au apărut și primele receptoare TV echipate cu circuite integrate, radiocasetofoane, și până la roboții industriali și multe altele, fapt determinat de pătrunderea automatizării în procesele de producție.

După etapa mecanizării omul îndeplinește în principal funcția de conducere a proceselor tehnologice de producție. Operațiile de conducere necesită un efort fizic neglijabil, dar un efort intelectual important. Pe de altă parte unele procese tehnice se desfășoară foarte rapid, astfel că viteza de reacție a unui operator uman ar fi insuficientă pentru a transmite o comandă necesară în timp util. Astfel, la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de producție devine necesar ca o parte din funcțiile de conducere să fie transferate unor echipamente și aparate specializate, de automatizare. Omului îi rămâne însă sarcina supravegherii generale a funcționării instalațiilor automatizate și adoptarea deciziilor și soluțiilor de perfecționare și optimizare.

Prin automatizarea proceselor de producție se urmărește asigurarea tuturor condițiilor de desfășurare a acestora fără intervenția operatorului uman. Unele consecințe sunt: creșterea performanței tehnice, a fiabilității produselor, scăderea prețului de cost.

Detalii

Un IC este un ansamblu de componente electrice și electronice discrete (diode, tranzistoare, rezistențe, condensatoare și chiar bobine) montate pe un suport de siliciu miniatural numit „cip”. Aceste ansambluri au fost standardizate și au căpătat forme de capsule cu diferite dimensiuni și număr de terminale. Numărul componentelor a crescut în timp de la câteva sute la milioane de componente pe cip (de ex. în cazul microprocesoarelor).

Cele mai simple circuite integrate sunt cele logice, fabricate încă de la începuturi și în România, de ex. seria CDB (Circuit Digital Bipolar) tipului TTL cu membrii

• CDB 400 E: 4 porți ȘI-NU
• CDB 402 E: 4 porți SAU-NU
• CDB 403 E: 4 porți ȘI-NU cu colectorul în gol pentru realizarea funcțiilor SAU-CABLAT
• CDB 404 E: 6 inversori

și altele, care conțineau maxim 4 tranzistoare, 2 diode, și 4 rezistențe pe fiecare poartă, ele putând fi construite ușor și din componente discrete. Aceste porți au fost folosite la fabricarea de calculatoare și în automatizări, unde era necesar un număr de sute și chiar mii de IC-uri.^[1]

Circuitele integrate de tip TTL au dus la microprocesoare simple ca de ex.: procesorul de 1 bit PC 14500, numărătorul de program de 4 biți PC 14104 sau demultiplexor 1:8 cu memorie.

Circuitele integrate logice, care au fost folosite cu zecile de mii în primele calculatoare, dar și în alte aplicații industriale de automatizare și robotizare, au netezit calea spre realizarea circuitelor integrate liniare, care puneau probleme noi, generate de complexitatea structurii, de particularitățile procesului tehnologic, de varietatea metodelor și a aparaturii de testare.

Circuitele integrate sunt de mai multe tipuri: analogice, logice, lineare, digitale etc. În funcție de caracteristicile funcționale și de domeniul de aplicații cele analogice au fost grupate pe familii: amplificatoare operaționale (AO), circuite de uz industrial, circuite de audio, radio și TV, arii de diode și tranzistoare. Totuși ele nu pot fi clasificate foarte exact după criterii prestabilite, deoarece au domenii de aplicare foarte largi.

Circuitul integrat în România

Începând din anul 1974 au fost produse primele circuite integrate analogice-liniare cu aplicații în domeniul audio, radioreceptoare și televizoare. A devenit imperios necesară asimilarea circuitelor integrate liniare care să preia funcțiile etajelor clasice cu tuburi electronice sau cu tranzistoare. S-au născut primele aparate de radioreceptoare cu circuite integrate cu etajele de radiofrecvență și frecvență intermediară integrată într-un cip de TBA 570, cu decodor stereo de tip A758 și cu etajul final audio de tip TCA 150, care la vremea aceea situau produsele la nivelul de vârf al tehnicii mondiale.

Principalul producător de circuite integrate și alte componente a fost IPRS Băneasa, o fabrică unde au fost produse și alte circuite integrate liniare, ca de ex. alimentatorul stabilizat pentru tunere cu varicap TAA 550, amplificatorul de frecvență intermediară sunet și imagine la TV (TDA 440), sincroprocesorul TV (TBA 950), C.I. pentru baleiaj vertical (TDA 1170), amplificatoare operaționale (A 741, M 3900), stabilizatoare de tensiune (A 723), temporizator E 555, senzor magnetic M 230, comutator senzorial pentru tastaturile electronice la TV seria SAS 560 și 561. Alte exemple: amplificatorul operațional A 741 în capsulă cu 8 sau 14 terminale; are domenii largi de aplicații ca: receptor de tensiune, amplificator neinversor sau inversor, integrator ori amplificator de putere cu viteză de variație mare. Toate acestea se aplică în domenii ca robotizarea industrială, mașini-unelte semiautomate sau automate, producția de echipamente audio- video. Din familia lui A 741 fac parte și amplificatorul operațional cuadruplu M 324 și cel dual de tip M 358, care și-au găsit aplicațiile în sisteme de control industrial și la amplificatoarele de curent continuu.

Retea de calculatoare

O rețea de calculatoare (engleză: computer network) leagă între ele o mulțime mai mică sau mai mare de calculatoare, astfel încât un calculator poate accesa datele, programele și facilitățile sau resursele unui alt calculator conectat la aceeași rețea. De obicei este nevoie desigur și de măsuri de restricție/siguranță a accesului.

Metodele de conectare sunt în continuă dezvoltare și deja foarte diverse, începând cu tot felul de cabluri metalice și de fibră optică, chiar submarine, și terminând cu legături fără fir prin unde radio cum ar fi Wi-Fi, WiMAX sau Bluetooth, prin raze infraroșii ca de ex. IrDA sau prin intermediul sateliților de telecomunicații.

La rețelele moderne de telefonie, radio, televiziune ș.a. informațiile de transmis originale sunt mai întâi digitalizate (transformate în date) și apoi transmise tot prin rețele de calculatoare și/sau Internet, deoarece acestea oferă mari avantaje față de rețelele analogice tradiționale respective.

 

Clasificarea rețelelor de calculatoare după centralizare

Există rețele de calculatoare centralizate și descentralizate. Printre rețelele descentralizate se numără ca exemplu rețelele ARPAnet, Metanet și Freenet.

Clasificare după topologie

Articol principal: Topologii de rețea

Exemple de topologii ale reţelelor de calculatoare

Topologia (structura) unei rețele rezultă din modul de conectare a elementelor rețelei între ele. Ea determină și traseul concret pe care circulă informația în rețea “de la A la B”. Principalele tipuri de topologii pentru rețelele LAN sunt:

• topologia Bus (înseamnă magistrală) – are o fiabilitate sporită și o viteză mare de transmisie;
• topologia Ring (inel) – permite ca toate stațiile conectate să aibă drepturi și funcțiuni egale;
• topologia Star (stea) – oferă o viteză mare de comunicație, fiind destinată aplicațiilor în timp real.

Rețelele mai mari prezintă o topologie formată dintr-o combinație a acestor trei tipuri.

Clasificare după modul de conectare

Rețelele de calculatoare pot fi clasificate și după tehnlogia care este folosită pentru a conecta dispozitive individuale din rețea, cum ar fi fibră optică, Ethernet, Wireless LAN (din engleză și înseamnă “fără fir”), HomePNA sau Power line.

Metodele de conectare sunt în continuă dezvoltare și deja foarte diverse, începând cu tot felul de cabluri metalice și de fibră optică, cabluri submarine, și terminând cu legături prin radio cum ar fi Wi-Fi sau Bluetooth, prin raze infraroșii (IrDA) sau chiar prin intermediul sateliților.

Foarte răspândită este metoda Ethernet, termen care se referă la natura fizică a cablului folosit și la tensiunile electrice ale semnalului. Cel mai răspândit protocol de comunicare în rețelele Ethernet se numește CSMA/CD (“Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection“). Dacă sunt utilizate undele radio, atunci rețeaua se numește rețea fără fir (engleză: wireless).

“HomePNA” este un sistem de conectare între ele a calculatoarelor și aparatelor “inteligente” dintr-o locuință, bazat pe fire normale de telefon sau cablu normal de televiziune.

În fine, sistemul “Power line communication” (PLC) se bazează pe rețeaua de curent electric, atât cea de înaltă cât și cea de joasă tensiune, care practic ajung la orice loc din lume.

Clasificare după relațiile funcționale (arhitectura de rețea)

Rețelele de calculatoare mai pot fi clasificate în funcție de relațiile funcționale care există dintre elementele unei rețele, ca de exemplu: Active Networking Architecture, Client-Server Architecture și Peer-to-peer (workgroup) Architecture.

O altă clasificare funcțională folosește termenii:

• Storage Area Network (SAN) – o rețea dedicată interconectării eficiente a dispozitivelor de stocare a datelor
• Network Attached Storage (NAS) – dispozitive de stocare concepute pentru a fi atașate nu la câte un calculator particular din rețea, ci direct la rețea, putând astfel fi puse la dispoziția tuturor calculatoarelor rețelei.

Clasificare după extindere

Rețelele de calculatoare se împart după extinderea lor în următoarele tipuri: LAN, MAN, WAN și, ceva mai nou, PAN. Rețelele relativ mici, de exemplu cu cel mult câteva sute de calculatoare în aceeași clădire legate între ele direct, se numesc Local Area Network (LAN). O rețea de tip LAN dar fără fir (prin unde radio) se numește WLAN (Wireless LAN). Rețele de mare întindere geografică, de exemplu între 2 orașe, pe o țară, un continent sau chiar pe întreaga lume, se numesc Wide Area Network (WAN). Rețelele de tip WAN au fost inițial foarte costisitoare. Numai companiile mari își puteau permite un WAN particular. La ora actuală însă, cele mai multe conexiuni de tip WAN folosesc ca mijloc de comunicație Internetul – acesta este universal și public, deci nu foarte controlabil de către un utilizator, în schimb însă foarte convenabil ca preț. În sfârșit, PAN înseamnă Personal Area Network – o rețea de foarte mică întindere, de cel mult câțiva metri, constând din aparatele interconectabile din apropierea unei persoane, cum ar fi o imprimantă sau un scanner, sau chiar aparatele pe care o persoană le poartă cu sine, ca de exemplu un telefon mobil sau unsmartphone, un player MP3 sau un aparat de navigație GPS portabil.

Rețele personale (Personal Area Network)

Un Personal Area Network (PAN) este o rețea de calculatoare folosită pentru comunicarea între câteva mici calculatoare sau și aparate multifuncționale inteligente (smart), apropiate unele de altele. Exemple de dispozitive care sunt folosite în rețeaua de tip PAN sunt imprimantele, aparatele de fax, telefoanele mobile, Personal Digital Assistant (PDA-uri), scanere, aparate de poziționare și navigație GPS, playere “inteligente” și altele. Raza de acțiune a rețelelor PAN este aproximativ de la 6-9 metri. Rețelele PAN pot fi conectate cu magistrale USB și FireWire. Cu ajutorul unor tehnologii ca IrDA (unde infraroșii) și Bluetooth (unde radio) se pot crea și rețele de tip Wireless PAN (rețele PAN fără fir).

Rețele locale (Local Area Network)

O reţea locală într-o bibliotecă publică

Un LAN este o rețea care acoperă o zonă geografică restrânsă, cum ar fi la domiciliu, birou, sau o clădire. Rețelele LAN curente sunt bazate pe tehnologia Ethernet. De exemplu, o bibliotecă va avea o conexiune prin fir sau de tip Wireless LAN pentru a interconecta dispozitive locale (ex.: imprimante, servere) și pentru a accesa Internetul. Toate calculatoarele din bibliotecă sunt conectate prin fir de rețea de categoria 5, numit UTP CAT5 cable, rulează protocolul IEEE 802.3 printr-un sistem de dispozitive interconectate care eventual se conectează și la Internet. Cablurile care duc spre server sunt de tipul numit UTP CAT5e enhanced cable; ele suportă protocolul IEEE 802.3 la o viteză de 1 Gbit/s. În exemplul din dreapta rețeaua a fost construită în așa fel încât calculatoarele angajaților bibliotecii din partea dreptă a imaginii pot accesa imprimanta color, înregistrările despre cărțile împrumutate, rețeaua academică și Internetul. Toți utilizatorii pot accesa Internetul, și catalogul bibliotecii. Fiecare grup din rețea poate accesa imprimanta sa locală. În rest, imprimantele nu sunt accesibile din afara grupului respectiv. Toate dispozitivele interconectate trebuie să folosească nivelul 3 network layer din modelul de referință OSI, fiindcă în acest exemplu este vorba de mai multe subrețele (cu culori diferite). Subrețelele din interiorul bibliotecii au viteza de numai 10/100 Mbit/s, conexiune Ethernet pînă la utilizatorul final, și Gigabit Ethernet către ruter-ul principal, care poate fi numit și “layer 3 switch“, fiindcă el are numai interfață Ethernet și trebuie să “înțeleagă” IP. Mai corect ruterele se numesc: “ruter de acces” (ruterul de sus este un ruter de distribuire care conectează la Internet), și “ruter al rețelei academice” – accesat de utilizator.

În prezent tehnologia Ethernet sau și alte tehnologii LAN conforme standardului IEEE 802.3 operează la viteze de peste 10 Mbit/s. Aceasta este rata de transfer teoretică maximă. IEEE are însă proiecte de dezvoltare a standardelor de 40 și chiar 100 Gbit/s.

Rețea academică (Campus Area Network)

Un Campus Area Network (CAN) este o rețea de LAN-uri interconectate, asemănatoare cu cea de tip MAN, dar ea se extinde pe o zonă geografică limitată, de exemplu a unei universități.

În cazul unei universități o rețea CAN poate face legătura între diferite clădiri ale campusului: departamentele academice, biblioteca universitară, căminul studențesc. CAN este ca extindere în general mai mare decât rețelele locale LAN dar mai mic decât WAN. Rețelele CAN au fost create cu scopul de a facilita studenților accesul liber la rețeaua Internet și la resursele universității.

Rețea metropolitană (Metropolitan Area Network)

Rețelele metropolitane (MAN) sunt rețele de mare extindere care de obicei împînzesc orașe întregi. Aceste rețele folosesc pentru legături cel mai des tehnologii fără fir (wireless) sau fibră optică.

– Definiția IEEE Standardul IEEE 802-2001 descrie MAN ca fiind o rețea metropolitană care este optimizată pentru o întindere geografică mai mare decît rețelele locale LAN, începând de la cartiere rezidențiale, zone economice și până la orașe întregi. Rețelele metropolitane MAN la rândul lor depind de canalele de comunicații, și oferă un transfer moderat pâna la transfer înalt de date. Rețeaua MAN în cele mai frecvente cazuri este proprietatea unui singur operator (companie), dar rețeaua este folosită de către mai multe persoane și organizații. Rețelele MAN mai pot fi deținute și conduse ca utilități publice.

– Implementarea rețelelor metropolitane MAN Unele tehnologii folosite pentru aceste scopuri sunt ATM, FDDI și SMDS. Dar aceste tehnologii vechi sunt în procesul de substiturire de către rețele Ethernet bazate pe MAN, ex: Metro-Ethernet. Rețelele MAN, la fel ca multe rețele LAN, au fost construite fără fir datorită folosirii microundelor, undelor radio, sau a undelor laser infraroșii. Multe companii dau cu chirie sau închiriază circuitele de la transportatori publici (din cauza costului ridicat al tragerii unui cablu prin oraș). Standardul actual de comunicare al rețelelor metropolitane este “Distribuite Queue Dual Bus“, DQDB. Acesta este specificat în standardul IEEE 802.6. Folosind DQDB, rețelele pot avea o întindere de peste 50 km și pot opera la viteze de la 34 pînă la 155 Mbit/s. Printre primii care au creat rețele MAN au fost companiile Internet peering points, MAE-West, MAE-East și Sohonet media network.

Rețea de arie largă (Wide Area Network)

WAN desemnează tipul de rețele de transport de date care acoperă zone geografice mari și foarte mari (de ex. de la un oraș la altul, de la o țară la alta, de la un continent la altul), și folosesc de multe ori facilitățile de transmisiuni de date de la transportori publici (ca de ex. companiile de telefonie). Tehnologiile WAN funcționează în general la nivelele inferioare ale modelului de referință OSI: physical layer, data link layer și network layer.

Rețea globală (Global Area Network)

Specificațiile rețelei globale (GAN) au fost în curs de dezvoltare de către multe grupuri de specialiști. În general, rețeaua globală GAN definește un model de asigurare a comunicațiilor mobile între un număr arbitrar de rețele WLAN, zone de acoperire prin satelit, etc. În proiectul IEEE 802.20, IEEE a stabilit standardele pentru rețeaua terestră GAN, valabile cu începere din iunie 2008.

Internetworking

Tehnicile de internetworking (în sens de inter-networking, și nu internet-working) conectează între ele două sau mai multe rețele sau segmente de rețea, folosind dispozitive ce operează la nivelul 3 al sistemului de referință OSI, cum ar fi un ruter. Orice interconexiune între rețele publice, private, comerciale, industriale sau guvernamentale poate fi numită “internetworking”.

În practica actuală, rețelele interconectate folosesc nivelul Internet Protocol (IP). Există trei tipuri de rețele internetwork, în funcție de cine le administrează și cine are acces la ele:

• intranet
• extranet
• Internet

Rețelele de tip intranet și extranet pot avea sau nu și acces la Internet. Dacă ele sunt conectate la Internet, atunci ele trebuie să fie protejate împotriva accesului neautorizat din Internet. Internetul nu este considerat parte constituentă a unui intranet sau extranet. Totuși el poate servi drept cale de acces la unele porțiuni ale extranet-urilor.

Echipamente pentru realizarea rețelelor de calculatoare

Placă de interfață cu rețeaua (Network Interface Card, NIC)

O placă de rețea, adapter de rețea sau placă de interfață cu rețeaua este o piesă / un circuit electronic care permite calculatoarelor să se lege la o rețea de calculatoare. Ea asigură accesul fizic la resursele rețelei, care la rândul lui permite utilizatorilor să creeze conexiuni/sesiuni/legături cu alți utilizatori și calculatoare.

Repeater

Un repeter cu tehnologia fără fir

Un radio repeater

Repeater-ul (se citește aproximativ ri-‘pi-tăr) este un dispozitiv electronic care primește semnale pe care le retransmite la un nivel mai înalt sau la o putere mai mare, sau de cealaltă parte a unui obstacol, astfel ca semnalul să poată acoperi zone mari fără degradarea calității sale.

Termenul „repeater” provine din telegrafie unde reprezintă un dispozitiv electromecanic folosit pentru a retransmite semnale telegrafice. Această definiție a continuat să existe în telefonie precum și la sistemele de transport de date.

În telecomunicații definiția de repeater are urmatoarele sensuri standardizate:

• un dispozitiv analog care amplifică semnalul de intrare indiferent de natura sa (analoagă sau digitală)
• un dispozitiv numeric care amplifică, redimensionează sau produce o combinație din aceste funcțiii asupra semnalului digital de intrare pentru a fi retransmis.

Ethernet hub

Un “hub” de rețea (cuvântul englez hub se citește aproximativ hab și înseamnă butuc de roată) este un dispozitiv pentru conectarea altor dispozitive fie prin cablu răsucit (de tiptwisted pair), fie prin cablu de fibră optică; legătura permite ca rețeaua să se comporte ca un singur segment. Hub-urile funcționează la nivelul 1 (fizic) al sistemului de referințăOSI. În caz de blocare, hub-ul este responsabil și pentru retransmiterea semnalului spre toate porturile sale.

Deseori hub-urile dispun de connectoare de tip BNC și/sau AUI, pentru a permite conectarea la astfel de segmente de rețele cum ar fi 10BASE2 și 10BASE5. Apariția switch-urilor a înlocuit practic pe piață hub-urile, dar ele totuși mai sunt întâlnite la conexiuni mai vechi și în aplicații speciale.

Hub – detalii tehnice

O rețea Ethernet unită prin hub-uri se comportă ca o rețea partajată, fiindcă la orice moment dat un singur dispozitiv transmite, iar fiecare gazdă este responsabilă de detectarea eventualelor coliziuni ale semnalelor, în care caz semnalul trebuie retransmis. În general hub-urile sunt dispozitive de transmitere de date cu randament scăzut. Hub-urile nu duc evidența despre traficul care trece prin ele, orice pachet de date care intă prin unul din porturile disponibile este transmis spre toate celelalte porturi. Pentru că fiecare pachet de date este trimis la toate celelalte porturi, are loc așa numitul proces de coliziune a datelor care frânează fluxul datelor sub viteza nominală. Necesitatea gazdelor (host) pentru detectarea coliziunilor de date limitează numărul de hub-uri și mărimea rețelei. Pentru rețele de 10 Mbit/s, sunt permise până la 5 segmente (4 hub-uri) între două stații de lucru finale. Pentru rețele de 100 Mbit/s cifra se reduce la 3 segmente (2 hub-uri) între două terminale finale, și acest lucru este permis numai dacă media de întârziere a semnalului este scăzută.

Multe hub-uri detectează probleme tipice, așa cum ar fi coliziuni excesive pe unele porturi. Rețelele Ethernet bazate pe hub-uri sunt în general mai robuste decât rețele Ethernet pe bază de cablu coaxial, unde un dispozitiv cu malfuncțiuni poate deactiva un segment întreg. Chiar dacă nu este partiționat automat, depanarea hub-urilor este o procedură mai ușoară fiindcă indicatorii de activitate situați în dispozitiv pot reflecta sursa problemei; în ultimă instanță, pentru a localiza sursa unei probleme, dispozitivele pot fi deconectate de la hub pe rând, unul câte unul, mult mai ușor decât la un cablu coaxial.

Hub – folosire

Din punct de vedere istoric motivul principal pentru folosirea hub-urilor a fost prețul lor redus, în comparației cu switch-urile. Dar îndată ce prețurile la switch-uri au scăzut considerabil, situația s-a schimbat; totuși în anumite situații speciale mai sunt folosite și azi hub-uri:

Un analizator de protocoale conectat la un switch nu poate întotdeauna primi toate pachetele dorite, fiindcă switch-ul separă porturile în diferite segmente. Conectarea analizatorului de protocol la un hub îi permite a vedea tot traficul de pe segment. (Și un switch se poate configura pentru a permite ca un port să asculte traficul de la un alt port. Aceasta se numește port mirroring = oglindirea unui port. Cu toate acestea, această configurație este mai costisitoare decât cea cu hub-uri.)

Așa-numitele Computer Clusters necesită ca fiecare membru (computer) să poată primi tot traficul care duce spre clustere. Un hub va face acest lucru pe cale naturală; folosirea unui parametru de punere în aplicare necesită trucuri speciale. În cazul în care utilizatori finali au acces la un parametru pentru a face conexiuni, de exemplu într-o sală de conferințe, un utilizator fără experiență, neglijent sau sabotor poate deactiva rețeaua prin legarea împreună a două port-uri, stabilind astfel o buclă. Această situație poate fi prevenită prin utilizarea unui hub; în cazul dat bucla va deconecta alți utilizatori de la hub, dar nu tot restul rețelei. (De asemenea, situația poate fi prevenită prin utilizarea unui switch, care poate detecta și soluționa problemele provenite de la bucle, de exemplu prin punerea în aplicare a protocolului numit spanning tree.)

Memoria RAM

Memoria cu acces aleator (aceasta este traducerea expresiei engleze Random Access Memory, abreviat RAM) este denumirea generică pentru orice tip de memorie de calculator care

• poate fi accesată aleator, oferind acces direct la orice locație sau adresă a ei, în orice ordine, chiar și la întâmplare,
• se implementează de obicei pe cipuri (circuite integrate) electronice rapide și fără părți în mișcare (și nu pe dispozitive magnetice sau optice precum discurile dure sau CD-urile).

Timpul de acces la datele din astfel de memorii este de obicei întotdeauna același, nedepinzând de poziția adresei de memorie accesate (deci nu ca la benzile sau discurile magnetice, care necesită un timp variabil).

Cele mai multe implementări de RAM sunt volatile (datele stocate se pierd dacă alimentarea cu energie electrică se întrerupe), dar există și memorii RAM nevolatile, ca de exemplu de tip Read-Only Memory (ROM) și memorii de tipflash. Avantajul memoriei RAM față de alte medii de stocare a datelor constă în viteza de acces extrem de mare, fiind de mii de ori mai mare decât de exemplu cea a unui un disc dur. Dar și prețul pe gigabyte este de circa 200 ori mai mare.

 

Clasificare

Există două tipuri principale de RAM:

• memorie statică, de tip Static RAM (sau SRAM)
• memorie dinamică, Dynamic RAM (sau DRAM),

diferențele constând în stabilitatea informațiilor. Astfel, memoria statică păstrează datele pentru o perioadă de timp nelimitată, până în momentul în care ea este rescrisă, asemănător memorării pe un mediu magnetic. În schimb, memoria dinamică necesită rescrierea periodică permanentă, la fiecare câteva fracțiuni de secundă, altfel informațiile fiind pierdute. Avantajele memoriei SRAM: utilitatea crescută datorită modului de funcționare și viteza foarte mare; dezavantaj: prețul mult peste DRAM.

Memoria de tip SRAM este folosită cel mai adesea ca memorie intermediară/cache. DRAM-ul este utilizat în PC-urile moderne, în primul rând ca memorie principală („de lucru”). Tipurile uzuale de DRAM folosite de-a lungul istoriei informaticii, toate concepute în scopul creșterii performanței DRAM-ului standard:

• Fast Page Mode DRAM (FPM DRAM),
• Extended Data Out DRAM (EDO DRAM),
• Burst EDO DRAM (BEDO RAM),
• Rambus DRAM (RDRAM),
• în prezent impunându-se Synchronous DRAM (SDRAM), cu variantele
  • Double Data Rate SDRAM (DDR SDRAM) și
  • DDR2 SDRAM.

De asemenea, au fost concepute mai multe tipuri de memorie și pentru plăcile grafice, printre care Video RAM (VRAM), Windows RAM (WRAM), Synchronous Graphics RAM (SGRAM) și GDDR3, ele fiind variante de DRAM optimizate drept memorie video.

Modele constructive ale modulelor de memorie

După perioada de început, când cipurile (circuitele integrate) de memorie se înfigeau direct în placa de bază, primul model răspândit a fost Single Inline Memory Module (SIMM-ul) pe 30 pins (piciorușe), urmat de cel pe 72 de pini. Modulul Un SIMM prezintă o lățime de bandă de 8 biți pentru prima versiune, și de 32 biți pentru cea de-a doua; dimensiunea fizică a SIMM-ului pe 30 de pini este de două ori mai mică decât în cazul celeilalte variante. Diferențele de viteză dintre ele corespund perfect evoluției procesoarelor: dacă prima versiune era uzuală pe timpul procesoarelor Intel 80286 și 80386, SIMM-ul pe 72 de pini a stat la baza generației 486, Pentium și Pentium Pro. Cipurile folosite au fost de tip DRAM, FPM și, mai târziu, EDO DRAM.

Urmașul lui SIMM s-a chemat Dual Inline Memory Module (DIMM). După cum îi spune și numele, el oferă o lățime de bandă dublă față de SIMM-urile pe 72 de pini, și anume 64 biți, având la bază un gen de dual-channel intern. Numărul de pini a fost de 168 sau de 184, în funcție de tip: SDRAM sau DDR SDRAM. A existat și un număr limitat de modele de DIMM bazate pe EDO DRAM, dar ele nu au avut succes pentru că trecerea de la SIMM la DIMM a coincis cu cea de la EDO la SDRAM.

Tipul Rambus Inline Memory Module (RIMM) este modelul constructiv al memoriilor RDRAM. Numărul de pini este de 184 (ca și la DDR SDRAM), dar asemănările se opresc aici, configurația pinilor și modul de lucru fiind total diferite.

Mai sunt de amintit cipurile de memorie de tip SO-DIMM, destinate calculatoarelor portabile, care dețin un număr diferit de pini: 184 pentru SDRAM și 200 pentru DDR SDRAM.

Practic vorbind, montarea modulelor SIMM era o operație greoaie și necesita experiență și îndemânare. Odată cu modulele DIMM (și RIMM, care au același sistem de prindere) dificultățile au fost rezolvate, oricine putând acum monta o memorie, fiind necesară doar puțină atenție. Montarea greșită a unui DIMM este aproape exclusă, deoarece ar necesita destulă forță.

Alte caracteristici ale memoriilor de tip RAM

Alte două elemente care influențează viteza, stabilitatea și prețul memoriilor sunt funcțiile numite Error-Correcting Code (ECC) și Registered, integrate în unele module de memorie. Funcția ECC permite detectarea și corectarea “în zbor” a erorilor mai puțin grave ce pot apărea pe parcursul utilizării, iar funcția Registered (numită și Buffered) deține un buffer (zonă de memorie intermediară suplimentară) care depozitează informația înainte ca ea să fie transmisă controlerului, permițând verificarea riguroasă a acesteia. Memoriile de tip Registered sunt și extrem de scumpe, și mai lente decât cele normale sau ECC, folosirea lor fiind justificată doar în cazurile speciale când corectitudinea informațiilor prelucrate și stabilitatea sistemului este esențială, de exemplu în cazul serverelor.

În general, atât timp cât memoria nu este supusă unor situații anormale de funcționare (frecvență, tensiune de alimentare sau temperatură în afara specificațiilor), ea oferă o stabilitate (siguranță) extrem de apropiată de perfecțiune, arhisuficientă pentru un calculator sau aparat cu memorie obișnuit.

Carduri de memorie RAM

Pentru a putea fi înglobate în calculatoare cipurile de memorie RAM sunt plasate pe plăci cu conectoare standardizate.

Ele se mai pot și încapsula și prevedea cu contactele electrice necesare, formând astfel memorii externe de tip SSD. Următoarele tipuri de carduri cu memorie RAM, externe, sunt mai răspândite:

• Secure Digital
• CompactFlash
• Memory Stick

Formate de scriere a CD-urilor

Standardele fizice definesc modul de scriere a informaţiei pe CD (locul). Majoritatea formatelor cad în categoria “Cărţilor colorate”. Atunci când Phillips şi Sony au adus formatul pentru CD-ul audio, primele caracteristici ale acestuia au fost publicate într-o carte cu o copertă roşie => Red Book.

•Red Book – Compact Disc – Digital Audio (CD-DA), formatul pentru CD-uri audio. Specifică modul de aranjare a cântecelor în piste pe disc.

•Yellow Book – Dezvoltat iniţial ca format pentru date. Permite scrierea datelor ca fişiere pe disc.

•Green Book – Phillips a creat în 1986 acest format pentru noile CD-I (Interactive). Acest format a fost special conceput pentru sincronizarea datelor audio şi video pentru aplicaţii multimedia.

•Orange Book – Acest standard (1990) defineşte formatul fizic pentru discurile inscriptibile. Are trei părţi: 1 pentru discuri Magneto-optice (MO), 2 pentru discuri de tip Write Once (WO) şi 3 pentru discuri re-inscriptibile.

•White Book – Metoda de înregistrare MPEG1 audio-video pe un video CD (VCD). Aceste discuri necesită un player specializat sau o aplicaţie software pentru accesare datorită compresiei înalte a informaţiei.

•Blue Book – Standardul Blue Book este pentru formatul discurilor E-CD (Enhanced-CD).