Come Funziona un Computer

La storia del calcolatore

Il termine calcolatore deriva dal latino calculi, ovvero i sassolini usati nell’abaco, l’antico strumento dei Romani per eseguire operazioni aritmetiche. Tuttavia, per assistere al primo vero tentativo di calcolo automatico dobbiamo attendere il 1642, quando Blaise Pascal inventò la Pascalina, una macchina meccanica in grado di eseguire somme e sottrazioni.

Nel corso dei secoli successivi, si susseguirono numerosi progetti e innovazioni, tra cui la macchina analitica di Charles Babbage e il telaio Jacquard, che introdusse il concetto di programmazione tramite schede perforate. Ma è nel XX secolo che si compie il salto decisivo: sotto la direzione di John von Neumann, viene realizzato lo IAS (Institute for Advanced Study computer), un calcolatore che per la prima volta separa le fasi di controllo in tre componenti fondamentali: esecuzione, memorizzazione e comunicazione.

Questa struttura, nota come architettura di von Neumann, è ancora oggi alla base dei moderni PC. Essa ha permesso di trasformare il computer in un’estensione del cervello umano, colmando le sue lacune in termini di memoria e velocità di calcolo. E sebbene i computer stiano evolvendo rapidamente, il principio fondante rimane lo stesso.

Il funzionamento del computer: dall’input all’elaborazione

Per comprendere la struttura di un computer, è essenziale partire dal suo scopo: acquisire dati, elaborarli e restituire una risposta. Questo ciclo si basa su una serie di componenti che operano in sinergia:

1. Digitalizzazione dei dati

Tutte le informazioni provenienti dall’esterno devono essere convertite in formato digitale. Questo compito è affidato ai trasduttori, ovvero le periferiche di input/output (come tastiere, microfoni, monitor, stampanti). Ogni trasduttore ha caratteristiche specifiche e deve essere compatibile con il sistema per funzionare correttamente.

2. Memorizzazione e accesso ai dati

Una volta digitalizzati, i dati vengono memorizzati in due tipi di memoria:

• RAM (Random Access Memory): memoria volatile, che si cancella quando il computer si spegne.
• Hard Disk o SSD: memoria non volatile, che conserva i dati anche senza alimentazione.

Durante il funzionamento, i dati vengono trasferiti dall’hard disk alla RAM, dove possono essere rapidamente accessibili dalla CPU. Al termine dell’elaborazione, il processo si inverte: i dati vengono salvati nuovamente nel disco.

3. Elaborazione tramite la CPU

La CPU (Central Processing Unit) è il cuore del sistema. Essa esegue le istruzioni suddivise in due categorie:

• Operative: calcoli, confronti, manipolazioni.
• Di controllo: gestione del flusso dei dati e delle operazioni.

La CPU lavora in modo continuo, processando i dati presenti nella RAM secondo le istruzioni ricevute.

4. Restituzione del risultato

Una volta elaborati, i dati vengono inviati all’esterno tramite le periferiche di output, in una forma comprensibile per l’utente.

Perché è importante conoscere l’architettura del computer

Comprendere almeno a grandi linee il funzionamento di un computer è fondamentale per chi lo utilizza. Sapere come i dati vengono acquisiti, elaborati e restituiti aiuta a capire perché, in certe situazioni, il sistema può rallentare o andare in crash. Proprio come per guidare un’automobile è necessario conoscere il mezzo, anche per usare un computer con consapevolezza è utile avere una base di conoscenza sulla sua architettura.