| Il Computer (o elaboratore) è un insieme di dispositivi di diversa natura, in grado di acquisire dall'esterno dati e algoritmi, e produrre in uscita i risultati dell'elaborazione.
Il sistema di elaborazione avviene attraverso un insieme organizzato di risorse diverse, quest'ultime classificabili in due grandi famiglie: risorse hardware e software.
# Risorse hardware: parte fisica del sistema, costituita da componenti elettrici, elettronici, meccanici ed ottici;
# Risorse software: programmi e procedure che fanno funzionare l'hardware.
Un elaboratore è costituito, essenzialmente, da:
# l'unità di elaborazione centrale (CPU, acronimo di Central Processing Unit);
# la memoria centrale;
# i dispositivi di input/output (I/O);
# le unità di memoria di massa.
Queste unità comunicano tra di loro seguendo certe regole codificate, chiamate protocolli di comunicazione, usando per i trasferimenti di informazioni uno o più dispositivi elettrici chiamati bus di sistema.
# Unità centrale di elaborazione (CPU)
L'unità centrale di elaborazione centrale (o CPU) è il dispositivo che esegue
materialmente le operazioni logiche, aritmetiche e di trasferimento sui dati. La CPU è costituita da:
- un'unità di elaborazione, detta unità aritmetico-logica (ALU), in grado di eseguire le operazioni richieste;
- un'unità di governo, detta unità di controllo (CU), che stabilisce quali operazioni devono essere eseguite.
La CPU deve contenere elementi di memoria in grado di eseguire queste operazioni: un importante elemento di memoria è costituita dai registri, cioè sequenze di celle di memoria nelle quali si può leggere e scrivere; i registri più importanti sono:
- Registro Istruzione (IR): contiene l'istruzione attualmente in esecuzione;
- Registro Accumulatore (ACC): effettua somme e memorizza risultati parziali delle operazioni;
- Contatore di Programma: contiene l'indirizzo della memoria dove si trova la prossima istruzione da eseguire.
L'unità di controllo fornisce all'unità di elaborazione i segnali elettrici che attivano i diversi dispositivi di memoria. Questi segnali vengono forniti in sincrono con un orologio interno al sistema, detto clock.
In esso avviene il ciclo macchina di un'istruzione.
L'istruzione, per essere eseguita, passa per tre fasi:
1) FETCH (fase di caricamento): si preleva l'istruzione dalla memoria RAM, la quale passa nel processore e, più precisamente, nel registro delle istruzioni;
2) DECODE (decodifica): si interpreta il codice operativo dell'istruzione;
3) EXECUTE (esecuzione): l'istruzione viene eseguita utilizzando il registro accumulatore ACC.
Poi si ritorna al primo punto dove il ciclo ripete queste tre fasi con una nuova istruzione successiva (e il Contatore di Programma passa a +1).
Il compilatore effettua tre funzioni:
1) Analisi lessicale: controlla che tutte le parole appartengano al linguaggio di programmazione;
2) Analisi sintassica: controlla se le regole grammaticali del linguaggio vengono rispettate;
3) Traduzione in linguaggio programma: il compilatore lo traduce, dopo aver corretto o meno errori lessicali o sintattici, in linguaggio a basso livello, formato da codice operativo e operandi).
# Memoria centrale <li>
La memoria centrale è un dispositivo elettronico in grado di memorizzare istruzioni e dati codificati in forma binaria. Materialmente è costituita da uno o più chip, cioè da piastrine di silicio.
Nel sistema binario, l'unità di informazione è il bit (che può assumere valore 0 e 1), che però non è sufficiente per codificare un'informazione. Per cui si utilizza un suo multiplo, il byte (formato da 8 bit), che è in grado di codificare ben 256 diverse informazioni, quante sono le combinazioni di 2 elementi in 8 posti.
La memoria centrale, dal punto di vista logico, è una sequenza finita di locazioni; ognuna di queste è chiamata anche word (tanti flip-flop, unità più piccola di memorizzazione). Ogni parola di memoria può essere chiamata anche cella di memoria (contenente le istruzioni in codice esadecimale - da 0 a 9 e da A a f - e l'indirizzo di locazione di dati numerici ed alfanumerici).
I multipli del byte sono:
1) Kilobyte (1 KB= 1024 byte);
2) Megabyte (1 MB= 1024 KB);
3) Gigabyte (1 GB= 1024 MB);
4) Terabyte (1 TB= 1024 GB).
Tra le memorie di tipo elettronico usate nei calcolatori è importante distinguere tra la ROM (Read Only Memory, memoria di sola lettura) e RAM (Random Access Memory, memoria ad accesso casuale). La RAM è detta anche memoria volatile perché se si spegne la macchina tutto il contenuto della RAM viene perduto.
L'istruzione è formato da un codice operativo (sequenza di bit che identifica in modo univoco un'operazione da eseguire) e da operandi (l'indirizzo dei dati su cui operare la somma).
<li>I dispositivi di Input/Output
Le unità di ingresso/uscita dei dati consentono l'acquisizione dall'esterno dei dati che devono essere elaborati dal sistema e la comunicazione verso l'esterno dei risultati dell'elaborazione.
Le unità di input più utilizzate sono la tastiera, il mouse, lo scanner e la tavoletta grafica.
Le unità di output più utilizzate sono il monitor, la stampante, e il plotter.
# Unità di memoria di massa
Le memorie di massa servono per registrare archivi di dati, testi, programmi dell'utente o forniti dalla casa produttrice. Hanno la caratteristica di essere memorie permanenti, ovvero le informazioni in esse contenute possono permanere indifferentemente dal fatto che l'unità di elaborazione sia accesa o spenta.
Le memorie di massa più utilizzate sono i Floppy-Disk, penne USB, CD e DVD.
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