Computer
Con il lemma inglese computer (traducibile in italiano, anche se un po' troppo letteralmente, con le parole calcolatore o elaboratore) si intende un dispositivo fisico che implementa il funzionamento di una macchina di Turing.Questa definizione, anche se rigorosa, non dice molto su quello che in pratica un computer è o può fare: in effetti esistono molti tipi diversi di computer, costruiti e specializzati per vari compiti: da macchine che riempiono intere sale, capaci di qualunque tipo di elaborazione a circuiti integrati grandi pochi millimetri che controllano un minirobot o un orologio da polso. Ma a prescindere da quanto sono grandi e da che cosa fanno, possiedono tutti due cose: (almeno) una memoria e (almeno) una CPU, o processore.
Una macchina di Turing (e quindi un computer) nasce per eseguire programmi: un computer senza un programma da eseguire è inutile. Tutti i computer hanno quindi bisogno di programmi: il programma di gran lunga più importante per un computer è il suo sistema operativo, che si occupa di gestire la macchina, le sue risorse e i programmi che vi sono eseguiti, e fornisce all'utente un mezzo per inserire ed eseguire gli altri programmi, comunemente chiamati applicazioni o software, in contrapposizione all'hardware che è la parte fisica degli elaboratori. =Costituenti di un computer= Come già detto, un computer non è altro che l'implementazione fisica, pratica, di una macchina di Turing, secondo l'architettura ideata da von Neumann: quindi tutti i computer hanno almeno una CPU, una certa quantità di memoria RAM di lavoro e una certa quantità di memoria non volatile (ROM, PROM, EPROM, EEPROM o Flash) in cui è scritto il primo programma da eseguire all'avvio del computer stesso: a seconda dei casi, questo programma può essere l'unico che la macchina eseguirà (firmware) oppure fare da trampolino di lancio per caricare il sistema operativo vero e proprio in memoria di lavoro: in questo caso si parla di loader (o di BIOS se assolve anche altre funzioni oltre a questa). In genere questi tre componenti si trovano fisicamente insieme nello stesso circuito integrato o sulla stessa scheda elettronica, che in questo caso viene detta scheda madre o mainboard. Se la CPU è tanto veloce da elaborare i dati più in fretta di quanto la RAM possa fornirglieli, si usa una piccola porzione di RAM statica come memoria cache, molto più veloce (e costosa) della normale RAM, come tramite fra questa e la CPU.
Oltre ad eseguire programmi, un computer deve anche poter comunicare con l'esterno: per questo sono sempre presenti anche un certo numero di interfacce verso vari dispositivi. Quasi sempre, tranne i casi di microcontroller molto semplici, è prevista la possibilità di collegare una tastiera e un dispositivo di visualizzazione (monitor, stampante, display). Inoltre in genere un computer fa uso di memorie di massa per registrare i dati e i programmi liberando la memoria RAM, e quasi sempre è possibile collegare ad esso periferiche esterne e schede di espansione.
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2 Bus di espansione 3 Interfacce 4 I mainframe 5 I minicomputer 6 Gli home computer 7 I personal computer 8 I microcontroller |
Alcuni bus di espansione:
Memorie di massa
Inoltre, la memoria RAM di lavoro è sì molto veloce, ma ha due problemi:
Per questo ad essa si affianca, sempre, un altro tipo di memoria, molto più lenta ed economica ma soprattutto capace di mantenere i dati che vi vengono scritti per un tempo indefinito: questa viene detta memoria di massa ed è costituita in genere da dischi o nastri magnetici (recentemente anche da particolari tipi di RAM non volatile). 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.
Bus di espansione
Un tipo particolare di interfaccia è il bus di espansione interno. Essenzialmente, un computer può essere usato per gli scopi più disparati: per questo motivo, molto spesso si sente l'esigenza di aggiungere ad un computer esistente nuove funzionalità di cui era originariamente privo. Questo si può fare collegando unità periferiche esterne mediante le interfacce fornite dal costruttore, ma a volte è necessario che i componenti aggiuntivi abbiamo una integrazione più stretta con il sistema CPU/memoria, in genere o perchè lo espandono, o perchè devono scambiare con esso grandi quantità di dati, o perchè ne controllano alcune funzioni vitali (watchdog e dispositivi diagnostici). Questi componenti sono detti schede di espansione e si collegano direttamente in alloggiamenti (slot) della scheda madre appositamente progettati. Quando questi slot sono, uguali ed intercambiabili si parla di bus di espansione, cioè un insieme di segnali e circuiti elettrici che si occupano di far colloquiare le schede di espansione con la CPU, risolvendo i conflitti e le collisioni.Interfacce
Esistono un certo numero di interfacce generiche, adatte a molti scopi, che in genere i costruttori hanno cura di implementare sempre nei computer che producono, per aumentarne la versatilità . In genere le specifiche per queste interfacce sono standard pubblici, stabilite da enti come l'IEEE o l'ISO.
Interfacce:
- RS232 (interfaccia seriale)
- RS432
- Centronics (interfaccia parallela)
- IEEE 488
- SHUGART (per floppy disk)
- IDE (per hard disk)
- EIDE (per hard disk)
- PS/2 (tastiera e mouse)
- USB
- IEEE 1394 (firewire)
Tutti i computer della prima generazione (costruiti con valvole) e della seconda generazione (transistor discreti) erano mainframe. Con il tempo e con il nascere di altri tipi di computer, i mainframe sono stati sempre più relegati a posizioni di nicchia, o come server di fascia alta ed altissima o come supercomputer: molti dei loro compiti tradizionali sono oggi svolti da PC o da reti di PC. Tuttavia questo tipo di macchine è ben lungi dall'essere estinta: anzi, si è evoluta costantemente negli anni, e anche se in molti casi la loro potenza di calcolo non è molto maggiore di quella di un normale PC, il mainframe continua ad offrire alcuni vantaggi come la centralizzazione, la facilità di controllo, un'architettura molto più solida e flessibile, l'affidabilità superiore; e restano alcuni campi, come l'informatica bancaria, le server farm e le applicazioni ad alta disponibilità (mission critical) in cui le qualità di un mainframe lo rendono ancora oggi la scelta migliore: per definizione, un mainframe nasce per fare da server, e volendo configurare l'hardware e il software di un PC perchè faccia da server standalone si finisce inevitabilmente per farlo assomigliare ad un mainframe.
I mainframe
Storicamente il primo tipo di computer mai costruito, i primi mainframe avevano una potenza di calcolo e una complessità analoga a quella dei più semplici microcontroller di oggi. Erano macchine molto complesse, dal costo astronomico, che richiedevano una manutenzione continua, e che perciò dovevano essere sfruttate al massimo perchè fossero economicamente convenienti. La storia dei mainframe coincide, fino alla fine degli anni '70, con la storia dell'informatica e dei sistemi operativi, ed è in pratica la storia dei metodi escogitati dai programmatori (per meglio dire: dai matematici, dai fisici e dagli ingegneri) dell'epoca per sfruttare ogni millisecondo di tempo di elaborazione e ogni byte di memoria disponibile. I primi sistemi operativi furono progettati appositamente per loro, spesso non più che semplici monitor.I minicomputer
Dalla seconda metà degli anni '60 nasce una terza generazione di calcolatori basati sui circuiti integrati: erano molto più piccoli ed economici dei loro predecessori, anche se non avevano le stesse prestazioni. Ma ciò che importava era che il loro costo era abbastanza basso da non dover essere ammortizzato in fretta, e questo permettè un uso meno "irreggimentato" della macchina, più aperto alle sperimentazioni degli utenti e dei sistemisti. Molte innovazioni fondamentali dell'informatica moderna sono state concepite e sperimentate per la prima volta su minicomputer: Unix, il linguaggio C, il mouse e le interfacce utente grafiche GUI per esempio.
Con l'avvento e la concorrenza dei microcomputer e dei PC e il loro costante progresso, il minicomputer ha subito un processo di trasformazione, trasformandosi in workstation, cioè una versione di personal computer molto potente e con un'architettura customizzata, usata per scopi professionali spesso con programmi e sistemi operativi proprietari.
- DEC
- LINC-8
- serie PDP
- serie VAX
- Hewlett Packard
- serie HP3000
- Data General
- serie Nova
- serie Eclipse
- IBM
- IBM 1120
- IBM 1630
- serie System/3x
- Norsk Data
- Nord 1
- Nord 10
- Nord 100
Gli home computer
Questa famiglia di computer ad uso personale, è stata introdotta a partire dalla metà degli anni '70. Nel 1971, la Intel creò il primo microprocessore, l'Intel 4004. Nel 1974 con l'introduzione del Intel 8080 iniziò una rivoluzione straordinaria, che con l'Altair 8800 modificò il mondo dell'informatica, così come era conosciuto. Gli home computer erano tutti basati su processori a 8 bit. Costruttivamente erano molto semplici; il corpo era formato principalmente da una voluminosa tastiera al cui interno trovavano posto tuti i dispositivi del computer. Dotati di interfacce esclusivament testuali e con memorie di massa a cassette audio, erano sfruttati prevalentemente come console per videogiochi, oppure per i primi approcci con la programmazione; più raro era il loro utilizzo come strumenti di lavoro, magari associati da una unità esterna di memorizzazione a floppy disk; a questa regola faceva eccezione l'Apple II, che nasceva con unità a disco integrata ed era già fornito di un sistema operativo DOS caricabile da disco.
Il sistema operativo di un home computer era, salvo poche eccezioni, proprietario e incompatibile con tutti gli altri: consisteva di una serie di subroutines di servizio e in un interprete in un linguaggio ad alto livello (generalmente il BASIC) che fungeva anche da shell per i comandi, ed era scritto in una memoria ROM da cui veniva anche eseguito. Era rigorosamente monoutente e monotask, e non prevedeva driver o altro software di sistema.
Attualmente gli home computer sono stati ormai completamente sostituiti, nelle case, dai personal computer; volendo trovare un erede odierno di questa classe di macchine, per l'uso prevalente e la dotazione hardware si potrebbero considerare tali le console per videogiochi, come le PlayStation e simili.
- Altair 8800
- Apple II
- Commodore PET
- Tandy Radio Shack TRS-80
- IBM PC
- Sinclair ZX80
- Sinclair ZX81
- Sinclair ZX Spectrum
- Ti-99/4a
- Atari 400
- Atari 800
- standard MSX
- Mattel
- Aquarius
- Aquarius II
- Vic 20
- Commodore 64
- Commodore 128
- Commodore 16
- Commodore Plus 4
- Amiga 1000
- Amiga 500
- standard MSX2
- Olivetti M20
- Olivetti M24
I personal computer
Pochi anni dopo l'esplosione degli home computer, fece la sua comparsa una nuova generazione di computer più sofisticati, basati prevalentemente su CPU a 16 bit, che venivano vendute con unità a disco incorporate (floppy disk in genere, ma a volte anche hard disk) ed erano anche corredate di sistemi operativi in grado di gestirle in modo completo ed affidabile. Molte di queste macchine, come l'Amiga, implementavano anche architetture del tutto originali sia in hardware che per il sistema operativo della macchina. Alcuni sistemi operativi di queste macchine, come l'AmigaOS e il MacOS, implementavano già il multitasking cooperativo.In definitiva, ciò che faceva fare a queste macchine il vero salto di qualità e le differenziava nettamente dagli home computer era la presenza di unità di memoria di massa affidabili e veloci;nonostante anch'esse venissero spesso usate per l'intrattenimento, ebbero fin da subito anche una buona dotazione di programmi applicativi che le resero anche delle produttive postazioni di lavoro, Tanto che per il loro sviluppo si cominciò a porre il problema della compatibilità , cioè il far girare i vecchi programmi anche sui nuovi modelli aggiornati.
- Amiga
- Atari ST
- IBM PC XT e compatibili
- IBM PC AT e compatibili
- Sinclair QL
- Apple II
- Apple Macintosh
I microcontroller
Sono la forma più diffusa e più invisibile di computer: in genere sono completamente contenuti in un singolo circuito integrato che comprende la CPU, un certo quantitativo di memoria RAM e memoria ROM (può essere PROM, EPROM, EEPROM o FlashROM) e una serie di interfacce di I/O standard, fra cui molto spesso il bus I2C. Sono contenuti in praticamente tutti i videoregistratori e i televisori costruiti dopo il 1990, nelle macchine fotografiche e nelle videocamere, nei lettori CD e DVD, nei forni a microonde, nei controlli automatici di macchine industriali, in molte lavatrici e frigoriferi di ultima generazione, nelle centraline di controllo delle motociclette e delle automobili, negli antifurto elettronici, nei registratori di cassa dei negozi, negli sportelli Bancomat, perfino nelle centraline dei semafori.La loro capacità di calcolo è molto limitata, e di solito eseguono lo stesso programma (firmware) per tutta la durata del loro funzionamento. In rari casi (difetti molto gravi) il fabbricante del dispositivo che questi controllano può disporre un aggiornamento del firmware.
=Voci correlate=
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