IL COMPUTER

Un computer è una macchina calcolatrice programmabile in grado di eseguire automaticamente sequenze di operazioni logico-aritmetiche sui dati in ingresso (input) e di restituire i risultati di tali operazioni in uscita (output).

l computer è la versione più evoluta di una serie di strumenti di calcolo inventati sin dall'antichità: l'abaco, la macchina di Anticitera, i bastoncini di Nepero... Gli esemplari di macchine calcolatrici più famosi sono forse le macchine di Pascal (1645) e Leibniz (1672), ma va ricordata anche la macchina calcolatrice di Wilhelm Schickard, del 1623, della quale sono rimasti soltanto i progetti.

Il passaggio da macchina calcolatrice a vero e proprio computer (nel senso di dispositivo programmabile) si deve a Charles Babbage. La sua Macchina analitica, progettata nel 1833 ma mai realizzata, è il primo computer della storia. Si trattava di una colossale macchina a ingranaggi, alimentata a vapore e dotata di input, output, unità di memoria, di unità di calcolo decimale con registro di accumulo dei dati e di un sistema di collegamento tra le varie parti. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la Macchina analitica era interamente digitale [10].

La struttura logica del computer attuale può ricondursi alla presenza di almeno quattro elementi fondamentali: Unità centrale di elaborazione (o CPU) Memoria Dispositivi di input/output Canale di comunicazione dei dati (o bus)

Il computer, in quanto esecutore, ha dunque bisogno di essere istruito o programmato dall'esterno per mano competente di un programmatore: questi comunica/interagisce con la macchina attraverso i linguaggi di programmazione ad alto, medio o basso livello di astrazione (linguaggio macchina), che si differenziano tra loro secondo vari paradigmi di programmazione. Queste parti immateriali che consentono l'esecuzione di programmi vengono comunemente chiamate software in contrapposizione all'hardware che è la parte fisica (elettronica), nel senso di materiale e tangibile, degli elaboratori. Tutto ciò che si può ottenere con l'utilizzo accoppiato di strumenti informatici hardware e softwarecostituisce un' applicazione informatica.

SOFTWARE Ovviamente quando si lavora su un computer scompare agli occhi dell'utilizzatore il funzionamento hardware interno della macchina interfacciandosi con essa unicamente tramite il linguaggio di programmazione ad alto livello oppure grazie al software stesso garantendo così quella grande flessibilità di utilizzo anche a chi non ne conosce i principi fisico-elettronici di funzionamento e che costituisce, assieme alla potenza di elaborazione, a quella di memorizzazione e alla riprogrammabilità, la chiave di successo dei computer stessi. Questo processo di astrazione o virtualizzazione a partire dal livello fisico è comune a tutta l'informatica.

Il programma o software di base di gran lunga più importante per un computer (se previsto nell'architettura generale) senza il quale la macchina non potrebbe funzionare è il sistema operativo, che si occupa di gestire la macchina, le sue risorse hardware e le altre applicazioni che vi sono eseguite[13]. Fornisce così all'utente un'interfaccia (grafica o testuale) con la macchina gestendo o coordinando in maniera efficiente le operazioni di Input/Output comandando le rispettive periferiche di sistema, gestendo le operazioni di esecuzione dei programmi applicativi assegnandovi di volta in volta le risorse hardware necessarie al processamento (scheduling) ed infine gestendo l'archiviazione e l'accesso ai dati memorizzati attraverso il cosiddetto file system.

Dal punto di vista hardware il computer inoltre è un sistema elettronico digitale (programmabile) che elabora cioè tutti i dati in formato digitale o numerico ovvero come sequenze di 0 e 1 corrispondenti a due livelli di tensione (alto e basso) corrispondenti a loro volta ai due stati fisici di interruttore aperto e chiuso. La logica elettronica interna di funzionamento è dunque basata sull'Algebra di Boole. Il linguaggio dell'hardware è propriamente un linguaggio macchina ovvero sequenze di bit cui si associano per semplice codifica i linguaggi a più alto livello. Ovviamente l'immissione dei dati in input alla macchina elaboratrice è di tipo alfa-numerico decimale per cui è necessaria un'operazione di traduzione o codifica delle informazioni in binario; viceversa per ottenere una visualizzazione in output dei risultati dell'elaborazione è necessaria una traduzione o codifica inversa da binario ad alfa-numerico decimale. Tale codice è generalmente il codice ASCII. HARDWARE

LA CPU La CPU, sigla di Central Processing Unit, è uno dei componenti della macchina di Von Neumann, il più diffuso modello teorico- implementativo di computer. Essa è un circuito integrato programmabile dall'utente tramite programma applicativo ed è il 'cervello' vero e proprio del computer ovvero il dispositivo che ha il compito di elaborare (processing) le informazioni (dati) provenienti dalla memoria decodificando ed eseguendo le istruzioni operative in codice macchina del programma e appartenenti al set di istruzioni fondamentali/specifiche della CPU. Si suddivide in Unità di

 Un "banco" RAM del 1986 con soli 4 MB di memoria è talmente grande che oggi, su quella stessa superficie di circuito stampato, si riesce tranquillamente a collocare l'intero circuito di un personal computer, compresi parecchi Gigabyte di memoria RAM (Random Access Memory) la memoria di lavoro o memoria principale, adesso generalmente RAM, è sì molto veloce, ma ha un problema: è volatile, cioè allo spegnimento della macchina il suo contenuto viene perso. Le tecnologie attuali in ogni caso prevedono già in itinere memorie di lavoro permanenti. LA MEMORIA RAM

LE MEMORIE DI MASSA Per questo ed altri motivi ad essa si affianca, sempre, un altro tipo di memoria, molto più lenta ma capace di mantenere i dati che vi vengono scritti per un tempo indefinito: questa viene detta memoria di massa o memoria d'immagazzinamento secondario ed è costituita in genere da dischi o nastri magnetici. Una promettente evoluzione è rappresentata dai supporti a stato solido, queste unità sono anche dette SSD. Questi supporti sono molto simili alle memory card, hanno velocità di lettura più elevate rispetto ai dischi magnetici, ma (per il momento) sono molto costosi. In casi di applicativi che richiedono poca memoria vengono utilizzate le NVRAM, particolari RAM non volatili, se si vuole la scrittura e riscrittura dei dati, le ROM se il programma non deve essere cambiato (firmware), o al massimo cambiato molto raramente (ROM cancellabili tramite raggi UV o tensioni predefinite). In genere, i dati vengono scritti su queste memorie sotto forma di file: il modo in cui i file sono organizzati e catalogati si chiama file system.

LE PERIFERICHE ESTERNE Le periferiche esterne possono essere collegate al bus di sistema mediante le interfacce fornite dal costruttore (nel caso di componenti di facile integrazione), o mediante interfacce proprietarie nel caso di componenti particolari o non integrati nel proprio sistema (scheda madre). Questi componenti sono detti schede di espansione e si collegano direttamente in alloggiamenti (slot) della scheda madre appositamente progettati. Questi slot dialogano, grazie all'interfaccia del chipset, con tutto il resto del sistema.

I BUS Il computer non potrebbe funzionare senza il bus di sistema. Questo è infatti il collegamento (parallelo) fra le varie componenti di un computer: CPU, chipset, scheda video, varie periferiche e componenti del computer. Esistono 3 tipi fondamentali di bus che, assieme, formano il bus di sistema: Bus indirizzi Bus dati Bus controlli Le periferiche esterne possono essere collegate al bus di sistema mediante le interfacce fornite dal costruttore (nel caso di componenti di facile integrazione), o mediante interfacce proprietarie nel caso di componenti particolari o non integrati nel proprio sistema (scheda madre). Questi componenti sono detti schede di espansione e si collegano direttamente in alloggiamenti (slot) della scheda madre appositamente progettati. Questi slot dialogano, grazie all'interfaccia del chipset, con tutto il resto del sistema.

I CD CD-i o Compact Disc Interactive è il nome di un lettore interattivo di CD sviluppato e commercializzato dalla Philips. Il nome si riferisce anche allo standard di memorizzazione utilizzato dai CD riprodotto dal lettore. Lo standard viene specificato nel Green Book co-sviluppato da Sony e Philips nel 1986. Il primo lettore CD-i venne presentato da Philips nel 1991 e messo in vendita al prezzo di 400 dollari statunitensi. Il lettore era in grado di leggere dischi in formato CD-i, CD audio, CD+G, CD karaoke e Video CD, sebbene la lettura di questo standard richiedesse l'acquisto di una scheda di decodifica MPEG-1 opzionale grazie alla quale i videogiochi erano dotati di un'ottima grafica (vedi Dragon's Lair).

Hard Disk Il disco rigido è il componente dove vengono memorizzate in modo permanente le informazioni elaborate. Le informazioni sono magnetizzate sulla superficie del disco e pertanto rimangono memorizzate anche se viene a mancare la corrente. Sull’Hard Disk si trova il Sistema Operativo, il Software Applicativo e i file dati. Fisicamente è composto da più dischi rivestiti da una sostanza magnetica e da più testine di lettura che contemporaneamente leggono i dati dai dischi in rotazione.

MEMORIE DI MASSA Le memorie di massa risiedono sul disco fisso e su dischetti flessibili. Il disco fisso (hard disk, cioè “disco rigido”) è un disco inserito stabilmente in un alloggiamento sigillato all’interno del PC. Esso dispone di una vasta capacità di archivio e di tempi di accesso molto ridotti. Garantisce anche una maggior precisione, rispetto ai dischetti flessibili, per la registrazione dei dati. Il disco fisso, a seconda dei modelli, può contenere fino a vari gigabyte. I dischetti flessibili (floppy disk), Per funzionare, devono essere inseriti nelle unità disco (drive), comunemente chiamate unità A. Sono sottili, composti di materiale plastico e rivestiti da un astuccio rigido di protezione. Sono pratici da usare e hanno un costo molto accessibile. Ogni dischetto contiene in genere 1,44 megabyte di memoria e consente, come il disco fisso, di memorizzare in modo permanente i dati. I dischetti sono dotati di solchi concentrici, detti tracce, sui quali sono registrate le informazioni. I dischetti si inseriscono nell’apposita fessura (drive), che si trova sul lato frontale dell’unità centrale. Quando il programma utilizza i dati contenuti nel dischetto, la spia del drive si accende. Attenzione, non estrarre mai il dischetto, mentre la spia dell’unità A è ancora accesa, si rischia di danneggiare il suo contenuto. Non accendere mai il PC con il floppy disk inserito nel drive A.

FINE