Informatica şi calculatorul

iPad 3Adesea pot apărea confuzii când ne referim la sensul atribuit termenilor informatici. Confuziile nu sunt din categoria celor rezolvabile rapid. E interesant că se referă chiar şi la noţiunile fundamentale, cum sunt: tehnologia informaţiei şi a comunicaţiilor (TIC), informatică, calculator, program etc.

Să încercăm să vărsăm puţină lumină în acest context.

Termenul TIC semnifică tehnologia necesară pentru prelucrarea (procurarea, procesarea, stocarea, convertirea şi transmiterea) informaţiei, nu neapărat prin folosirea calculatoarelor. În engleză pentru TIC se folosesc denumirile: Information Technology (IT) şi Information and Communication Technology (ICT). Termenul a fost folosit pentru prima dată în 1958.

E necesar să reamintim şi sensul cuvântului tehnologie confrom DEX:

TEHNOLOGÍE ~i f.

1)    Ştiinţă care se ocupă cu studiul procedeelor şi mijloacelor de prelucrare a materialelor. Tehnologia metalelor.

2)    Ansamblu de procedee şi de metode folosite în scopul obţinerii unui produs. [G.-D. tehnologiei] /<fr.technologie

În cazul TIC print tehnologie se subînţelege, probabil, a doua definiţie (poate şi din cauza sensului atribuit cuvântului informatică), produsul finit fiind informaţia.

Informatica semnifică abordarea ştiinţifică şi matematică în domeniul TIC şi al computing-ului.

Informatica este ştiinţa procesării sistematice a informaţiei, în special a procesării cu ajutorul calculatoarelor.

Informatica s-a dezvoltat ca ştiinţă din matematică, graţie matematicienilor: Kurt Gödel, Alonzo Church şi Alan Turing. Concomitent, informatica îşi are originea în înseşi calculatoare ca dispozitive tehnice, adică în electrotehnică şi telecomunicaţii. Calculatorul reprezintă doar dispozitivul în care sunt implementate conceptele teoretice. Informaticianul Edsger Dijkstra compara rolul calculatorului în informatică cu cel al telescopului în astronomie.

Termenul informatică e format prin combinarea a două cuvinte informaţie şi automatică (sau matematică). Termenul este creat în 1957 de inginerul german Karl Steinbuch în eseul său: «Informatik: Automatische Informationsverarbeitung», tradus în franceză ca «Informatique: traitement automatique de l’information». De acolo s-a răspândit ulterior în limba română, precum şi în alte limbi.

Echivalentul englez al cuvântului informatică este computer science sau computing science.

Discuţiile referitoare la definirea informaticii continua. Un număr impunător de specialişti pledează pentru delimitarea a trei paradigme distincte în informatică.

Peter Wegner argumentează că cele trei ar putea fi:

  • ştiinţă,
  • tehnologie,
  • şi matematică.

Grupul lui Peter Denning argumentează că ele ar fi:

  • teorie,
  • abstracţie (modelare),
  • design.

Amnon H. Eden le descrie ca:

  • paradigma raţionalistă (tratează informatica ca ramură a matematicii),
  • paradigma tehnocrată (tratarea inginerească),
  • paradigma ştiinţifică (folosită în unele domenii ale inteligenţei artificiale).

Se poate observa că în toate persistă atât matematica, cat şi ingineria,

Oricare ar fi rezultatele discuţiilor, ne punem inerent întrebarea:

Ce este un calculator?

Întrebarea pare a fi banală doar aparent…

Noul Dicţionar Explicativ (NODEX) al limbii române oferă câteva definiţii pentru cuvântul calculator.

CALCULATÓR1~óare (~óri, ~óare) m. şi f.

  • Persoană specializată în calcule (mai ales economice). /<lat. calculator, fr. calculateur

CALCULATÓR2 ~oáre n.

1)    Maşină sau instalaţie cu care se efectuează automat operaţii matematice şi logice; computer; ordinator.

2)    Tabel cuprinzând rezultatele unor calcule şi folosit în operaţiile matematice.

3)    Broşură înzestrată cu un astfel de tabel. /<lat. calculator, fr. calculateur

Atrag atenţia asupra faptului că dicţionarele explicative române nu includ termenul „computator” ca sinonim pentru calculator, termen introdus cândva artificial în Republica Moldova şi care accidental îşi mai face apariţia în limbajul uzual.

Din dicţionarele specializate (DE) am selectat o definiţie mai elaborată pentru calculator (s. n.) :

  • C. = Ansamblu de sisteme mecanice, electromagnetice şi electronice care prelucrează datele introduse într-o formă prestabilită şi furnizează rezultate fie într-o formă accesibilă utilizatorului, fie ca semnale destinate acționării unor echipamente.
  • C. analogicc. fără memorie care operează date sub formă de cantități fizice continuu variabile, cum ar fi presiunea, temperatura etc.
  • C. numericc. cu memorie ce prelucrează informaţia sub formă cuantificată şi rezolvă problemele în conformitate cu anumiți logaritmi;
  • c. cifric, c. digital sau c. electronic.
  • *C. hibrid = ansamblu format din dintr-un c. analogic şi un c. numeric, interconectate printr-o interfaţă.

Tot de acolo desprindem si un scurt istoric:

„Primele dispozitive mecanice de calcul au fost inventate în sec. 17 de J. Napier, B. Pascal şi G. Leibniz. În sec. 19, Ch. Babbage a imaginat prima maşină de calcul la care datele de lucru şi operaţiile de executat erau memorate înainte de începerea calculului, viteza de lucru devenind independentă de manevrele operatorului. Din 1945, a început realizarea c. din prima generaţie, cu tuburi electronice şi memorie pe tambur magnetic, primul c. fiind ENIAC (S.U.A.). În perioada 1976-1977, au apărut c. de generaţia a patra, construite pe baza componentelor microelectronice, cu integrare pe scară foarte largă.”

Cuvântul calculator este folosit ca sinonim pentru sintagma calculator electronic graţie răspândirii şi utilizării pe larg  şi cu mare succes a calculatoarelor electronice.

MICROCALCULATÓR, microcalculatoare, s. n.

  • Calculator sau minicalculator simplu, ieftin, de mici dimensiuni, care foloseşte un singur limbaj şi are lungimea cuvântului de 8-12 biţi; microordinator, microcomputer. –Micro1 + calculator.

MINICALCULATÓR, minicalculatoare, s. n.

  1. Calculator electronic universal, de dimensiuni reduse, cu lungimea cuvântului de 12-24 biţi, accesibil din punctul de vedere al efortului financiar de dotare și exploatare; miniordinator, minicomputer.
  2. (Impr.) Calculator de buzunar. – Din fr. minicalculateur.

SUPERCALCULATÓR, supercalculatoare, s. n.

  • Calculator de capacitate foarte mare și cu posibilitatea efectuării simultane a zeci de programe. – Super- + calculator.

De fapt e dificil sau poate chiar imposibil să dai o definiţie a termenului calculator atunci când domeniul calculatoarelor este într-o dezvoltare continuă, variată şi extrem de rapidă. Calculatoarele actuale nu sunt doar maşini de prelucrat date şi informații. Calculatoarele facilitează comunicarea în societatea modernă prin intermediul reţelelor de calculatoare, sunt folosite pentru control, memorare şi gestionarea datelor, generarea informaţiei şi cunoştinţelor. O reţea din zeci de mii de calculatoare personale poate forma un supercalculator modern.
Vom evidenţia totuşi cele mai cunoscute variante constructive:

  • Calculator personal (de tip PC):
    • staţionar – desktop, tower, all-in one etc.,
    • portabil – laptop, notebook, netbook etc.;
  • Calculator tabletă;
  • Telefon portabil celularsmartphoneetc.;
  • Player multimedia – iPod< de la compania Apple etc.;
  • Microcalculator şi minicalculator (calculator simplu, de buzunar);
  • Server – calculator rapid, folosit la deservirea reţelelor; de obicei funcţionează autonom şi arareori necesită intervenţii umane;
  • Supercalculator – calculator de mare productivitate şi dimensiuni;
  • Aparat şi dispozitiv special:
    • consolă de jocuri electronice;
    • casă electronică de încasat;
    • afişor de cărţi şi medii electronice de tip: E-book, book reader;
    • scanner;
    • imprimantă;
    • televizor;
    • aparat de redare DVD şi Blu-ray;
    • robot;
    • element de comandă pentru maşini-unelte de tip CNC (computer numeric control)
    • etc.
  • Calculator integrat (embedded) – inclus în dispozitivul pe care îl comandă. De regulă, e preprogramat din fabrică sau uzină şi programul respectiv nu poate fi schimbat. Asemenea calculatoare sunt folosite în cele mai variate dispozitive: de la aparatele foto digitale, la aparatele de navigaţie de tip GPS, de la automobile, la avioane şi nave cosmice.

Conform unor pronosticuri, aparent utopice, într-un timp nu foarte îndepărtat majoritatea suprafeţelor cu care va contacta omul vor fi senzitive şi programabile. Asta înseamnă că tot ce ne înconjoară se va transforma într-un calculator enorm? Răspunsul îl va da doar viitorul.

Termenul computer e de origine engleză. Prima dată a fost folosit în 1613 cu sensul de persoană care efectuează calcule. Cuvântul a păstrat acel sens până la mijlocul secolului XX. Totodată, la sfârşitul secolului XIX cuvântul a obţinut sensul contemporan de maşină care efectuează calcule, operaţii aritmetice şi logice.

Arhitectura calculatorului

Chiar dacă am evidenţiat o varietate largă de calculatoare, aproape toate au la bază aceeaşi arhitectură von Neumann, datată din 1940. Evident, există şi alte tipuri de arhitecturi cum sunt, spre exemplu,  arhitectura Harvard sau arhitectura dataflow. Totuşi arhitectura von Neumann este cea mai folosită.  Conform ei, calculatorul are următoarele module:

  • unitatea de procesare (processing unit) alcătuită din unitatea aritmetică-logică (arithmetic logic unit) şi registrele procesorului (processor registers),
  • unitatea de control, alcătuită din registrul instrucţiunilor (instruction register) şi contorul instrucţiunilor (program counter),
  • memoria centrală şi cea externă,
  • dispozitivele de intrare/ieşire.

Modulele sunt interconectate printr-un mănunchi de fire numit magistrală (bus). Datele şi instrucţiunile circulă prin magistrală. Totul funcţionează în tactul unui ceas (şir continuu de impulsuri regulate).

Conceptual, memoria unui calculator reprezintă un şir de celule numerotate univoc. Numerele unice ale celulelor sunt considerate adrese. Fiecare celulă poate stoca o cantitate mică, prestabilită de informaţie. Informaţia din celulă poate fi interpretată în calitate de instrucţiune ori de date. Instrucţiunile prescriu acţiunile calculatorului. Datele sunt prelucrate conform instrucţiunilor. Instrucţiunile pot fi interpretate şi ca date pentru alte instrucţiuni.

Unitatea aritmetică-logică poate efectua mai multe tipuri de operaţii: aritmetice, operaţii logice, operaţii de comparaţie, operaţii de manevrare a datelor, precum şi operaţii care controlează ordinea şi fluxul instrucţiunilor.

Prin dispozitivele de intrare/ieşire calculatorul preia informaţii din exterior şi oferă în exterior rezultate. Dispozitive de intrare: tastatura, mausul, scannerul etc. Dispozitive de ieşire: monitorul, imprimanta, plotterul etc. Dispozitive combinate: modemul, placa de reţea, unitatea de memorie flash, hard discul etc..

Unitatea de control comandă şi leagă toate modulele între ele. Ea citeşte instrucţiunile şi datele din memorie sau de la dispozitivele de intrare/ieşire, decodează instrucţiunile, oferă unităţii aritmetico-logice date de intrare corecte conforme cu instrucţiunea, comandă unităţii aritmetice-logice ce operaţie să execute asupra intrărilor şi să scoată rezultatele în memorie sau la dispozitivele de ieşire. În contorul de instrucţiuni este înscrisă în orice moment adresa instrucţiunii curente din secvenţa de program în execuţie. Totodată, contorul numără instrucţiunile.

În calculatoarele moderne, unitatea aritmetică-logică şi unitatea de control sunt amplasate în acelaşi circuit integrat numit „unitate centrală de procesare” (Central Processing Unit – CPU ), microprocesor sau procesor. A apărut şi aşa numita unitate grafică de procesare (graphic processing unit – GPU), care comandă şi coordonează toate operaţiunile de afişare pe monitor.

Există numeroase standarde pentru arhitectura calculatoarelor. Standardul ISA (Industry Standard Architecture), elaborat de IBM odată cu primul IBM PC, la începutul anilor 1980, este unul dintre cele mai cunoscute şi folosite.

Calculatoarele moderne pot conţine mai multe procesoare, fiecare dintre ele având o unitate de control precum şi unul sau mai multe nuclee, fiecare dispunând de o unitate aritmetică-logică proprie.

Scurt istoric

Omenirea a folosit din antichitate diverse mecanisme la efectuarea calculelor, unul din cele mai vechi fiind abacul utilizat de către sumerieni (2700-2300 î.H.), egipteni, persani, greci, romani, chinezi etc.

Istoria calculatorului modern poate fi trasată adânc în trecut urmărind două principii separate:

  1. efectuarea calculului automat,
  2. programarea.

În acest context pot fi menţionate mai multe realizări. Totuşi una crucială a fost invenţia calculatorului mecanic în 1642 de către Blaise Pascal, maşină bazată pe principiul ceasornicului.

Tehnica de stocare şi citire a datelor folosind cartele perforate a apărut în 1801, graţie lui  Joseph Marie Jacquard, care le-a implementat în războaiele de ţesut. E prima formă de aplicare a programării.

Fuzionarea calculului automat cu programarea a dat naştere primului calculator în concepţie modernă. În 1837, Charles Babbage a conceptualizat şi proiectat prima maşină de calcul complet programabilă – maşina analitică.  Proiectul n-a fost definitivat printr-un model real în mare parte din cauza limitărilor tehnologice ale timpului.

Spre sfârşitul secolului XIX au apărut mai multe idei şi tehnologii care ulterior au fost foarte utile la crearea şi dezvoltarea calculatoarelor electronice:

  • sistemul de tabulare şi memorare Hollerit,
  • algebra booleană,
  • lampa electronică,
  • teleprinterul (teletypul),
  • cartela şi banda perforată.

În prima jumătate a secolului al XX-lea, o mare parte din necesităţile de calcul ale comunităţii ştiinţifice erau satisfăcute de calculatoare analogice, care foloseau ca bază pentru calcule modelele mecanice sau electrice ale problemelor cercetate. Din păcate calculatoarele analogice nu erau programabile şi nu asigurau exactitatea calculelor.

Un rol semnificativ în crearea şi dezvoltarea calculatoarelor l-a avut Alan Turing. E considerat părintele informaticii moderne. Introducând în 1936 conceptul de maşină Turing, a reuşit să formalizeze  conceptul de algoritm şi cel de calcul.

John Vincent Atanasoff este considerat unul dintre părinţii calculatorului electronic, datorită construirii în 1937 a primului calculator electronic digital – Atanasoff-Berry computer (ABC). Maşina nu era programabilă, era destinată doar rezolvării sistemelor de ecuaţii liniare. Efectua calcule paralele.

Primul calculator controlat de program a fost Z3, calculator inventat de Konrad Zuse în 1941, maşină de calcul electromecanic.

Primul calculator electronic programabil a fost Colossus, construit în 1943 de Tommy Flowers.

George Stibitz este recunoscut pe plan internaţional ca tată al calculatoarelor digitale moderne. În timp ce lucra la Bell Labs, în noiembrie 1937, Stibitz a inventat calculatorul bazat pe relee „Modelul K” (K de la „kitchen table”, locul unde l-a construit). A folosit primul circuite binare pentru a efectua operaţii aritmetice.

Un şir de calculatoare tot mai elaborate au fost construite în perioada anilor 30-40 ai secolului XX. Perfecţionarea electronicii digitale, datorată lui Claude Shannon, a condus la abandonarea calculatoarelor analogice în favoarea celor digitale.

Lista realizărilor poate fi continuată până în zilele noastre şi e dificil de enumerat exhaustiv. Totuşi trebuie de menţionat anul 1946 şi computerul ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) – primul calculator electronic universal. Putea fi reprogramat pentru a rezolva o gamă largă de probleme de calcul. ENIAC a fost proiectat și construit pentru a calcula tabele balistice pentru laboratorul de cercetări balistice al Armatei Americane. Avea viteza de o mie de ori mai mare decât a maşinilor electromecanice, salt în domeniul performanţei de calcul neegalat de atunci.

Echipa de proiectare a ENIAC-ului, recunoscând neajunsurile acestuia, a elaborat o arhitectură mult mai flexibilă, cunoscută sub numele de arhitectura von Neumann sau „arhitectură cu program memorat“. Primul sistem construit în baza arhitecturii von Neumann a fost EDSAC (1949).

În anii 1960 lămpile electronice au fost înlocuite de tranzistori – eficienţi, mici, ieftini şi fiabili, comparativ cu lămpile. Această înlocuire a condus la miniaturizarea şi ieftinirea calculatoarelor.

În anii 1970 aplicarea circuitelor integrate la construirea calculatoarelor a coborât şi mai mult preţul, dimensiunea şi performanţa lor.

În anii 1970 au apărut şi primele calculatoare pentru uz individual, ulterior numite calculatoare personale. Calculatorul Apple II lansat în 1977 este considerat adesea ca prim calculator personal.

Înseşi termenul de calculator personal, folosit din 1972 pentru a caracteriza calculatorul Alto de la Xerox Parc, devin unul pe larg utilizat graţie companiei IBM, care a lansat seria de calculatoare IBM PC în 1981.

Dezvoltarea calculatoarelor personale este însoţită de dezvoltarea calculatoarelor mobile: laptop, notebook, netbook etc.

O pagină separată în istoria calculatoarelor merită desigur supercalculatoarele.

Hardware şi software

La caracterizarea unui computer sau sistem informatic se evidenţiază două componente/părţi de bază:

  • hardware (hardul) – partea fizică/tehnică,
  • software (softul) – partea logică/sistemul de programe/resursele programate.

Termenul hardware este de origine engleză. Se traduce uzual prin echipament solid. Hardware cuprinde:

  • ansamblul dispozitivelor/elementelor fizice şi tehnice care asigură culegerea, verificarea, prelucrarea, transmiterea, afişarea şi stocarea datelor,
  • toate echipamentele auxiliare ale calculatorului, inclusiv cele de reţea.

Software cuprinde:

  • componenta ce comandă hardware-ul prin intermediul programelor (aplicațiilor, sistemelor de operare şi driverelor),
  • datele procesate de calculator.

Softul calculatorului poate fi convenţional divizat în trei categorii:

  1. resurse programate de sistem:
    1. i.        sisteme de operare,
    2. ii.        programe de testare
    3. iii.        etc.;
  2. sisteme de programare:
    1. i.        Assembler,
    2. ii.        C, C++, C#,
    3. iii.        Mathematica,
    4. iv.        Pascal,
    5. v.        Fortran
    6. vi.        etc.
  3. aplicaţii:
    1. i.        procesoare textuale,
    2. ii.        procesoare grafice,
    3. iii.        procesoare tabelare,
    4. iv.        sisteme de dirijare a bazelor de date,
    5. v.        sisteme editoriale,
    6. vi.        utilitare,
    7. vii.        jocruir
    8. viii.        etc.

Un computer modern nu poate fi conceput fără sistem de operare.

Ce este un sistem de operare?

Sistemul de operare reprezintă  un ansamblu de programe care administrează resursele hardware ale calculatorului şi asigură servicii comune tuturor resurselor software: de sistem, de programare, aplicative.

Sistemul de operare se lansează automat odată cu pornirea calculatorului şi asigură interacţiunea între unităţile calculatorului, între om şi calculator, procesează, stochează şi distribuie informaţia în calculator.

În calitate de exemple de sisteme de operare populare moderne pot servi: Microsoft Windows, precum şi Android, iOS, Linux, Mac OS X, BSD, toate având rădăcinile în Unix.

Sistemele de operare au apărut în anii 1960, unul din cele mai cunoscute şi importante sisteme fiind OS/360 de la IBM.

Descrierea unui sistem de operare cere mult spaţiu şi rămâne o sarcină a viitorului.

Anunțuri

8 comentarii la “Informatica şi calculatorul

  1. Am invatat multe dintre aceste lucruri la facultate si de unul singur si e foarte util ca multa lume sa le cunoasca, zic eu, deoarece multe persoane inca considera calculatorul o „mare bataie de cap” si se panicheaza cand calculatorul are mici defectiuni

  2. Noa serbus.

    Ai prezentat un material concis şi documentat, foarte util pentru multă lume. Mie mi-a fost de folos pentru că am mai adugat câte ceva la ceea ce ştiam. Mulţumesc.

  3. Buna ziua,

    Ma iertati ca va deranjez .Vin cu rugamintea la d-voastra sa scrieti un articol pe blogul d-voastra si sa distribuiti mai departe pe facebook despre mama mea, Gabriela Tudorache care este foarte bolnava . Este diagnosticata cu meningiom , o tumoare cerebrala care i-a afectat vederea si trebuie sa se opereze cat mai repede la o clinica din Germania unde ni se cere 35 000 EUR plus cheltuieli de cazare si transport .

    Viata si vederea ei depind de aceasta operatie , iar mie si fratelui meu ne este foarte greu sa o vedem cum indura zilnic cumplitele dureri de cap si ametelile .Timpul nu ne permite sa asteptam si va rugam sa scrieti un articol despre cazul ei . Mai multe detali le gasiti pe http://gabrielatudorache.blogspot.com/. Sau ne puteti contacta la nr de tel. 0724342082. Va rugam , daca sunteti de acord sa ne lasati si un raspuns .
    Va multumesc din inima pentru sprijinul acordat.

    dumitru_gabriela31@yahoo.com

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s