Sistemi di elaborazione

Postato il | gennaio 4, 2012 | Nessun Commento

Come è fatto un calcolatore e quali sono i parti fondamentali dell’elaborazione?

Il calcolatore è diventato il centro di tutta una serie di attività. La tecnologia informatica è una tecnologia trasversale nel senso che non fa parte solo di applicazioni specifiche ma si trova ormai in oggetti di uso quotidiano. Senza i calcolatori sarebbe impossibile pensare di avere imprese spaziali ma non sarebbe possibile pensare di avere una gestione corretta dei sistemi di trasporto o mediche.


Possiamo dire che un calcolatore è un sistema che riceve in ingresso una serie di dati e mediante una sequenza di ordini, di programmi, produce una serie di dati. Questi calcolatori possono essere semplici personal computer oppure un aggregato di più elaboratori che dialogano tra di loro tra quella che si chiama una architettura multipla in cui i calcolatori possono essere di diverso rango, cioè potenza e costo.

Il calcolatore è un connubio di materia e di anima, cioè software e hardware. Con la serie di hardware individuiamo una di elementi che costituiscono la materialità del sistema, materialità ricoperta di una vera e propria anima che è costituita dal software, i programmi. I programmi possono essere divisi in due livelli: il software di base che ha la caratteristica di essere molto vicino all’hardware, quindi dialoga direttamente con l’elettronica che costituisce l’elaboratore (sono software di base i sistemi operativi di cui si conosce molto Windows, ma non esiste solo questo perchè non esistono solo i personal computer così come per i personal computer è possibile avere più di un sistema operativo, un esempio è Linux; i traduttori sono dei programmi opportuni che permettono ai programmatori di impartire ordini al calcolatore attraverso un linguaggio il più possibile vicino al linguaggio umano che vengono poi tradotte in un linguaggio più idonea all’elaboratore; i sistemi per la gestione degli archivi DBMS – sistemi di gestione delle basi di dati – si tratta di software di base che organizza sugli hard disk la memorizzazione di dati). Il software di applicativo invece, lo dice la stessa parola, è un software dedicato a determinate applicazioni. Mentre il software di base è di uso di tutte le applicazioni, serve cioè al funzionamento di tutte le applicazioni, il software applicativo svolge una specifica funzione come un elaboratore di fotografie o il browser di internet. Questo software applicativo ha comunque bisogno di alcuni servizi di base svolti dal software di base. Mentre è semplice descrivere quali sono le componenti del software di base la stessa cosa non lo è per il sofware applicativo considerando le numerose applicazioni oggi esistenti.

Un calcolatore è fatto di una serie di moduli e per fare ciò si farà riferimento ad un personal computer con il quale si può anche sintetizzare un grande elaboratore dal costo di miliardi, ciò che cambia sono solo le prestazioni. Gli elementi costitutivi solo le cosiddette periferiche cioè elementi che stanno alla periferia tra il mondo degli umani e il mondo vro e proprio del calcolatore. Periferiche sono la stampante, il mouse, la tastiera, il video. Il mondo più intimo del calcolatore si trova, generalmente all’internod di una scatola.

Prima di scoperchiare questa scatola occorre analizzare in che modo il calcolatore ci richiede di parlare con lui,. Occorre quindi analizzare quale sia il linguaggio da utililizzare. Tutti gli essere viventi hanno un meccanismo, più o meno sofisticato per dialogare. Il calcolatore utilizza il linguaggio binario composto da due soli simboli 1 e 0 e che sono il quanto elementare dell’informazione cioè il bit. Il bit è l’entità elementare di rappresentazione. Il calcolare ha un alfabeto poco ricco, solo 2 simboli, attraverso queste riesce a rappresentare tutte le informazioni da trattare e ricevere comandi. Sequenze di zeri ed uno costituiscono l’insieme delle informazioni dati e comandi di un elaboratore.

Il motivo per cui vengono utilizzati solo questi due simboli è legato ad un aspetto meramente tecnologico in quanto all’interno di un calcolatore sono presenti una serie di piccolissimi interruttori che sono i suoi elementi costitutivi. Gli interruttori hanno due condizioni: aperto e chiuso quindi valore 0 e valore 1. La ragione per cui si usa l’interruttore è meramente tecnologica: è estremamente facile realizzare questo dispositivo ed è facile realizzarne di molto piccoli. In un millimetro si riesce a farne stare almeno mille e questo permette di realizzare insieme di interruttori, quindi funzioni logiche complesse come addizionatori, moltiplicatori, processori, su di un’area di silicio molto piccola. Sarebbe più proprio parlare di transistor, è questo il nome dell’interruttore elettronico. E’ questo l’elemento atomico costitutivo della parte intelligente dell’elaboratore. L’alfabeto binaro, cioè l’alfabeto basato sull’utilizzo di due soli simboli, non è stato inventato con l’elaboratore elettronico ma solo enfatizzato il suo utilizzo. Un suo uso per esempio era l’alfabeto morse costituito da due simboli basi, linee e punti. Oggi attraverso queste sequenze di bit tutto può essere rappresentato soprattutto quando si parla di multimedialità, ossia uno strumento che è in grado, attraverso opportuni programmi, di gestire una molteplicità di informazioni da testi a immagini, fisse o in movimento.

Tutto questo sta anche rivoluzionando il mondo della comunicazione, si sta realizzando una convergenza tra comparti un tempo separati un esempio può essere il mondo della televione e quallo dell’informatica e quello del computer. Fino ad oggi i sistemi tecnologici che stanno alla base di questi servizi sono molto differenziati, la televisione utilizza una rete dedicata a trasmettere programmi, le telecomunicazioni vocali ne utilizza un’altra e l’informatica ne utilizza un’altra. Nel momento in cui si riesce a codificare l’informazione in una sequenza di bit si realizza un’economia di scala per la quale non c’è più importanza se la sequenza è un’informazione televisiva o una comunicazione telefonica o i dati elaborati da un computer, sono semplici sequenze di bit e realizzando una sola infrastruttura capace di veicolare queste sequenze si realizza questa convergenza. Già oggi per esempio si parla di televisione digitale per la quale le immagini televisive sono rappresentate da seuqenze di zeri ed uno. Secondo questa logica una televisione diventerà un computer così come un computer diventerà una televisione. Ci saranno solo flussi di bit che ci portano a casa i flussi di informazioni dalle telefonate alle immagini..

I bit vengono aggregati in entità superiori detti byte costituiti da otto bit. Il byte viene utilizzato per indicare la capacità di un elaboratore. Il byte, attarverso un’opportuna codifica (codici ASCII) è capace di memorizzare un carattere alfabetico, molte volte si considere un carattere pari adu byte. Con sequenze di zero ed uno si possono rappresentare non solo caratteri ma anche numeri attraverso il cosiddetto sistema binario. L’unione dei simboli zero ed uno si possono rappresentare caratteri e numeri diversi. Non solo si possono rappresentare i dati ma, attraverso sezioni binarie vanno codificati anche i comandi. Il calcolatore è capace di rappresentare ed accettare solo sequenze binarie. Per l’uomo queste sequenze non sono intuitive quindi sono state introdotti dei metodi di introduzione dei comandi o dei dati a noi più consone.

Esistono tre momenti, tre funzioni dell’elaboratore nel momento in cui tratta i dati. Innanzitutto il nostro sistema di elaborazione deve essere in grado di elaborare dei dati, memorizzarli e trasferirli. Il cuore di un elaboratore è il microprocessore (pentium, 486, 386), si tratta del cuore fondamentale dell’elaborazione, trattano le informazioni. Le prestazioni di un processore vengono quantificate in milioni di operazioni eseguibili in un secondo (Mips). Occorre anche, in alcuni casi considerare anche i Mflops cioè quanti milioni di istruzioni aritmetiche al secondo compie un processore. Gli elementi fondamentali nella memorizzaione sono le memorie RAM e le memorie di massa cioè quelli che sono comunemente chiamati dischi, dai magnetici agli ottici (floppy disk, CD ROM, hard disk). La capacità di memoria dei supporti di memorizzazione sono i cosiddetti multipli binari che vengono rappresentati con simboli k (1000), M (10000), G (10000) ecc. La notazione non è in effetti precisa perchè in realtà un kB non è pari a 1000 bit ma a 1024 bit e così via tutte le misure superiori. A seconda del supporto che si usa si avranno diverse capacità di memorizzazione dai 720 kB di un floppy disk ai GB degli Hard Disk. Nella notazione delle unità di misura la b minuscola indica il bit mentre la B maiuscola indica il Kb cioè 1024 bit. (720x8x1024). La terza componente fondamentale è il trasporto delle informazioni attraverso delle reti che veicolano le informazioni. Attraverso il modem si riesce a raggiungere altri elaboratori in qualsiasi parte del mondo. Le unità di misura sono espresse in Kbps cioè in bit per secondo.

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