IL
Iprimi computer
Iltermineinglesevienedallatino computare, chesignifica calcolare:iprimicomputer,infatti,noneranoversatilicomequellicheconosciederanousatisoloper farecalcoli.L’uomohasempreinventatostrumentipercalcolareservendosidi voltainvoltadelletecnologiedisponibili.
Ilprimostrumentodicalcolocheebbeunacertanotorietàfula«pascalina»: inventatadalmatematicoefilosofofrancesePascalametàdelXVIIsecolo,era completamentemeccanica.
LÕelettronica
L’elettronica èladisciplinache sioccupadellaprogettazionee realizzazionedidispositiviche funzionanoconcorrentideboli adaltefrequenze;sonodispositivi elettronici,adesempio,itelevisori, le console perivideogiochi eicomputer.
Unabiciclettaelettricaouna lampadina,invece,nonsono dispositivielettronici,perché funzionanoconcorrentipiùforti afrequenzepiùbasse:diquestisi occupal’elettrotecnica.
Lacalcolatricemeccanica «pascalina»del1642.
Iprimicomputerchepossiamoconsiderareveramentemoderni,perchéelettronici,sonoigrandi mainframe degli anni Cinquanta delsecolo scorso. Unodei primi mainframe prodottiperlavenditafuUNIVACI:nefuronorealizzatiuna cinquantinadiesemplari,vendutialprezzodicircaunmilionedidollaril’uno (equivalentiaquasi12milionidieurodioggi).
IlcomputerUNIVACI del1951.
Anno Costo attualizzato operazioni alsecondo numerodi esemplari prodotti
RemingtonRand UNIVACI 1951 12000000€ 2000 50
Nel1952uncomputerdiquestotipofuutilizzatoperprevederel’esitodelleelezionipresidenzialidegliStatiUniti,anticipandoconsuccessol’inattesavittoria delgeneraleEisenhower.
Comepuoivederedallafotografia,questiprimicomputereranocosìimponentidaoccupareinteramenteunagrandestanza;inoltrelaloro interfacciauomomacchina eracostituitadauncomplicatopannellodicontrollochepotevaessere usatosolodatecniciinformaticispecializzati.
Modello
IlpannellodicontrollodiUNIVACI: alcentroGraceHopper,ufficialedella marinaUSAepionieradell’informatica.
Latecnologiaelettronicaimpiegataperlacostruzionedeiprimicomputerera quelladelle valvoletermoioniche:uncomputerdiquestotipoavevadecinedi migliaiadivalvoleederaingradodieffettuarealcunemigliaiadioperazioniaritmetichealsecondo.
NeglianniSessantadelsecoloscorsol’avventodel transistor permise la costruzionedicomputerpiùvelociealtempostessomenocostosirispettoalpassato. Unodeiprimicomputerrealizzaticontransistor,l’ELEA9003,fuinteramente progettatoecostruitoinItaliadallaOlivetti.Nefuronoinstallati40sistemi,ciascunoalcostodicirca500milionidilire(equivalentiapiùdi6milionidieuro dioggi).
L’ELEAavevaquasi300milatransistoredeffettuava10milaoperazioniaritmetichealsecondo;l’interfacciauomo-macchinaeracostituitadaunelegante pannellodicontrollo.IcomputerOlivettiELEA9003sonoentratinellastoria dell’informaticaancheperlacuraprogettuale,cheliharesioggettididesign famosiintuttoilmondo.Lamodularitàelafacilitàd’uso,insiemeallecaratteristichetecniche,hannocontribuitoallorosuccesso.Sonostatiusatidallebanche edairepartiamministratividimoltegrandiaziendeitaliane.
IlcomputerOlivettiELEA9003del1959.
Le valvoletermoioniche (chiamate anche tubiavuoto)erano icomponentifondamentali deidispositivielettronicideglianni Cinquantadelsecoloscorso.
Itransistor
I transistor sonocomponenti elettronicipiùpiccoli,piùveloci, piùeconomiciemoltopiù affidabilirispettoallevalvole. HELP
Levalvole
Iminicomputer
Larealizzazionedi circuitiintegrati (chiamatianche microchip),perfezionatifino apoterconteneremigliaiaditransistorinunospaziocontenuto,haportato,a partiredallafinedeglianniSessantaepertuttiglianniSettantadelXXsecolo,allaproduzionedicomputerrelativamentepiccoliepococostosi,noticome minicomputer.NesonounesempioicalcolatoridellaseriePDPdellaDigital.
IlminicomputerDECPDP8 del1965.
HELP
Icircuitiintegrati
L’invenzionedelcircuitointegrato èallabasedellarivoluzione elettronicadelXXsecolo.Ilnome diquesticircuitiderivadalfatto cheintegranomoltitransistorin ununicodispositivo.
DECPDP8 1965 100000€ 300000 circa50000
Dallafotografiapuoicapirecheiminicomputerdiquelperiodoeranoquasigrandicomeunarmadio,dotatidiun’interfacciasemplicedausare:eracostituita, infatti,daunatastieraedaunastampante,nonpiùdaunpannellodicontrollo.In questomodo,ununicominicomputerpotevaessereusatocontemporaneamente dapiùpersonenonspecializzate,enonsolodatecniciinformatici.
L’accessibilitàeilcostomoltopiùbassorispettoai mainframe facilitaronola diffusionedeiminicomputernegliuffici.Peresempio,ilminicomputerchevedi nellafotografiaquisopraèunDigitalPDP8:fuvendutoincirca50000esemplaritrail1965eil1975,aunprezzomediodi18000dollari(equivalentiapoco piùdi100000eurodioggi).IlPDP8svolgeva300000operazioniaritmetiche alsecondo,maaltriminicomputerpotevanoarrivareadeffettuarneancheun milione.
Icomputerbasatisumicroprocessore
Nel1971,Intelmiseincommercioilprimo microprocessore,progettatodalfisicoitalianoFedericoFaggin:sitrattavadiuncircuitointegratodotatodi2300 transistoringradodisvolgeretuttelefunzionidibasediuncomputer.
L’invenzionedelmicroprocessorehainnescatounprocessotecnologicoche negliultimi40annihapermessodicostruirecomputersemprepiùpiccoli,economicieveloci.UnprocessoreInteldiultimagenerazionecontienequasi3miliardi ditransistorepuòeseguirepiùdi100milionidioperazioniaritmetichealsecondo. Propriograzieallepossibilitàapertedaimicroprocessori,neglianniOttantadel secoloscorsoIBMeAppleiniziaronolavenditasulargascaladicomputerprogettatiespressamenteperl’usopersonale:
■ IBMscelseperilproprioprodottoilnomedi PC (PersonalComputer),termineconcuiancoraoggichiamiamoquestotipodicomputer;iPChanno avutounagrandissimadiffusioneanchecomedispositividitipoprevalentementeportatile;
Inaltro:ilmicroprocessoreIntel4004 del1971;inbasso:unmicroprocessore Inteli7del2015.
Modello Anno Costo attualizzato operazioni alsecondo numero diesemplari prodotti
■ Appleintrodussel’interfacciagrafica basatasull’uso delmouse e lavisualizzazionedifinestreeiconesuunoschermo;questotipodiinterfaccia,molto intuitivo,vieneusatooggiinquasituttiicomputer.
Asinistra:ilPersonalComputerdiIBMdel1981;adestrailMacintoshdiAppledel1984.
IlPCdiIBMfuvendutoalprezzomediodi1500dollari(circa3500eurodioggi); laprimaversionedel Macintosh diApplevenneinvecevendutaalprezzodiquasi 2500dollari(piùdi6000eurodioggi):questiprezzirelativamentebassipermiseroladiffusionedeicomputerintuttigliufficie,inseguito,inmoltecase. Ancheglismartphoneeitabletsonocomputerrealizzatiutilizzandounmicroprocessore,masonodotatianchediun’interfacciagraficabasatasulriconoscimentodelmovimentodelleditaacontattodel touchscreen
ModelloAnno Costo attualizzato operazioni al secondo
IBM PC 1981 3500€ 500000 Apple
1984 6000€ 1000000
HELP
GUI
GUIsignifica GraphicUser Interface:questotermineindica leinterfacceuomo-macchina moderne,ditipografico.Prima dellaloroinvenzioneneglianni Settanta,icomputeravevano un’interfacciaditipotestuale: l’utentedigitavaicomandiesullo schermovenivanovisualizzati irisultati.
Modello Anno Costo attualizzato
HTC Dream 2008 500€
LosmartphoneHTCDreamdel2008èstatoilprimoconsistemaoperativoAndroid.
RIPASSIAMOINSIEME
Indicaconunacrocettalarispostacorretta.
1 Suqualetecnologiasibasavano i computer deglianniCinquanta?
A valvole
B transistor
C microprocessori
2 Quandofuinventatoilmicroprocessore?
A Negli anni Novanta.
B Negli anni Ottanta.
C Negli anni Settanta.
3 Quantoerano grandi i minicomputer degli anniSettanta?
A Come una stanza.
B Come un armadio.
C Come un televisore.
4 Ilcostomediodiuncomputerneltempo:
A è diminuito.
B è aumentato.
C è rimasto praticamente costante.
Tantitipidicomputer
Icomputercheusituttiigiorni,comeiltuosmartphoneoilPCdellaboratorio dellascuola,possonoapparirediversinell’aspettoenelmodoincuisiusano. Tuttavia,condividonomoltefunzioni,comelapossibilitàdieseguireprogrammi e app simili.
Ancoraoggiusiamoilnomecomputer–che,comericorderai,èunaparola inglesechesignifica calcolatore –perchéidispositivicheusiamooggihannola stessastrutturainternaelostessofunzionamentodiquellicostruitineglianni ’50del’900,ancheseorasonorealizzaticontecnologiediverse.Oggiusiilcomputer,cosìcomelosmartphoneoiltablet,perfarecoseapparentementediverse: guardareunfilmounapartita,ascoltaredellamusica,parlareconituoiamici, modificarel’aspettodiunafotografia,realizzareunapresentazioneperlascuola; inrealtà,ilcomputerfatuttequestecoseconlostessoprocedimento:eseguendo deicalcoli!
Nelmondodell’industria,deiserviziedellaricercascientifica,icomputer sonousatiancheper:
■ progettare,mediante applicazioniCAD (ComputerAidedDesign),componentiesistemi(peresempiosistemimeccanici,elettrici,elettronici);
■ controllarelaproduzionediprototipicon stampanti3D olaproduzionein seriepermezzodi robotindustriali;
■ gestireiltrafficodiveicoli(comeaerei,navietreni),iprocessidiimpianti chimiciodiproduzionedell’energiaelettrica;
■ memorizzareinspecialicomputerdetti server le grandiquantitàdidati prodottedaufficicomequellidellapubblicaamministrazione,dagliistitutibancari,daisitidivenditaonline,odai social-network;
■ elaborareprevisioniclimatichedilungoperiodo,analizzarelastrutturamolecolaredeifarmaci,simulareesperimentidiastronomia,difisicanucleareo peraltrericerchescientifiche.
Questoelencotimostrasoloalcuniesempiditipidicomputer:questostrumento,infatti,èdiventatoonnipresentesianellavitaprivatadellepersone,sianella gestionedelleaziendeedelleamministrazionipubbliche.
UnPCdascrivania,unPCportatile,untablet eunosmartphone:moltiprogrammie app sonocomuni.
Unastampante3D.
L’hardwaredelPC
Checosac’èdentrouncomputer?LacassadiunPC(anchedetta case)necontienetuttiicomponentiepermetteilloroadeguatoraffreddamentoduranteilfunzionamento; a questo scopo, a volte è dotata di una o più ventole che estraggono l’ariacaldaeimmettonoariafredda.LafiguracheseguemostraunPCaperto dovesonoriconoscibiliglielementifondamentalichecostituisconol’hardware diunPC:
Alimentatore elettrico
Ventola di raffreddamento (posta sopra il microprocessore)
Unità di memoria permanente e unità ottiche
Scheda video
La schedamadre (ininglese motherboard)èlaschedaelettronicaprincipalediun PC;comepuoivederenellafiguraquisotto,sullaschedamadresonocollocatii componentifondamentalidiunPC,apartiredalmicroprocessore:
Collegamento per alimentazione elettrica
Alloggiamento per il microprocessore
Alloggiamento per scheda video
Alloggiamenti per schede aggiuntive
Alloggiamenti per memoria volatile (o RAM)
Batteria per orologio
Collegamenti per unità di memoria permanente
Scheda madre
■ Il microprocessore èilcomponentepiù importanteperilfunzionamentodiun computer:ècollocatoinunospecifico alloggiamentodellaschedamadre,sormontatodaunaventolaodauncircuito diraffreddamentoperdissipareilcalore cheproduce.
■ La memoriaRAM omemoriavolatileè unodeicomponentifondamentalidiun computerperchécontieneiprogrammiin esecuzione,idaticheilmicroprocessore elaboraeirisultaticheproduce;ècollocatainspecificialloggiamentidellascheda madre. È detta volatile perché, quando il computervienespento,nonnemantiene ilcontenuto.
■ Le unitàdimemoria permanenteconservanoidatieiprogrammi(compresoil sistemaoperativo)anchequandoilcomputerèspento.Sonorealizzatecondischi rotantidimaterialemagnetico,oppure contecnologieesclusivamenteelettroniche,esicolleganoaspecificiconnettori presentisullaschedamadre.
■ Le unitàottiche permettonolaletturaela scritturadiCDeDVD,esicolleganoagli stessiconnettoridelleunitàdimemoria permanente.IsupportiotticicomeiCDe iDVDsonoadattiallaconservazionedei datiedeiprogrammi, perché,dopoessere statiscritti,possonoesserelettimoltissimevoltesenzarovinarsi.
LaschedamadrediunPCha,oltreaglialloggiamentieiconnettoriperidispositiviinterni,anchealcuniconnettoririservatialcollegamentodi dispositiviesterni:
HELP
Schedavideo
Imicroprocessorimoderni gestisconoancheloschermo, cheèlacomponenteprincipale delleinterfaccegrafiche.Se peròsivuoleusareilPCper eseguireprogrammicomplessi dalpuntodivistagrafico(come ivideogiochi),lapotenzadel microprocessorepuònonessere sufficiente:inquestocasosidovrà installaresulPCunascheda videoaggiuntivaacuicollegare loschermo.
HELP
Hard-disk (HD)e SolidStateDevice (SSD)
Peralcunidecennileunitàdi memoriapermanentesonostate realizzatecondischirotanti dimaterialemagnetico,detti hard-disk (HD)o dischi. Daalcuniannisonoinvece realizzateprincipalmentecon tecnologieelettronicheallostato solido(cioènonmagnetiche) eprendonoilnomedi SolidState Drive (SSD).
Connettori audio
Connettore per la rete
Connettori USB
Connettori per mouse e tastiera
Connettori per schermi
Connettori video
Idispositiviesternialcomputersonoclassificaticome dispositividiinput – se consentonodiimportaredatiiningressoalcomputer(peresempiolatastiera,il mouseeilmicrofono)–ocome dispositividioutput –sepermettonodiesportaredatiinuscitadalcomputer(comeloschermo,lastampante,lecasseolecuffie).Alcunidispositivisonoaltempostessodispositividiinputedioutput(per esempiounoschermo touchscreen).
Oltreaiconnettoridedicatiadispositivispecifici,sullaschedamadrecenesonoaltriche permettonodicollegaremoltitipididispositivi diversi: le porteUSB.USB (Universal SerialBus)èun’interfacciadicomunicazionediventataormailostandardperconnetterealcomputerdispositivicomelefotocamereeglismartphone,epermetteanchedi alimentarlielettricamenteoricaricarnele batterieinterne.
ConnettoriUSBdidiversitipi:dasinistra, ilprimovieneusatoperglismartphone, ilsecondoperlefotocamere,ilterzo periPC.
Daalcuniannisisonodiffuseancheleconnessioni wireless (untermineinglesechesignifica«senzafili»),chepermettonodicollegaredispositividiversicome computeresmartphone,maanchemouseestampanti,usandounaconnessione radio.Itipidiconnessionewirelesspiùdiffusisonodue:
■ laradio bluetooth consentediconnetteremouse,tastiere,smartphoneetablet aunPC,perscambiaredati;èancheusataperconnettereauricolariealtoparlantisenzafiliaglismartphone;
■ laradioWi-FipermetterediconnettereunPC,unosmartphoneountablet allareteInternetattraversoun access-point domestico,aziendaleopubblico; puòancheessereusataperl’usocomunediunastampantetrapiùcomputer.
RIPASSIAMOINSIEME
Indicaconunacrocettalarispostacorretta.
1 Acosaserveun computerserver?
A A memorizzare grandi quantità di dati.
B A eseguire applicazioni CAD.
C A eseguire calcoli scientifici complessi.
2 LaschedavideodiunPC:
A è un componente essenziale.
B è un componente opzionale.
C nei PC moderni non è necessaria.
3 IlmicroprocessorediunPCècollocato:
A nelle unità di memoria permanente.
B su una scheda apposita.
C sulla scheda madre.
Schermo,tastieraemousesonoitipici dispositividiinputedioutputindotazione aunPC.
4 La memoria RAMdi un computer:
A è permanente.
B è volatile.
C è magnetica.
5 Checosaaccadealcontenutodellamemoria permanentedi uncomputerin assenza di alimentazione?
A Si mantiene.
B Si perde.
C Si mantiene solo per alcuni giorni.
6 UndispositivodimemoriaUSB:
A è un dispositivo di input.
B è un dispositivo di output.
C è un dispositivo di input/output.
Ken Hurst/Shutterstock
Tuomas Lehtinen/Shutterstock
IL COMPUTER: HARDWARE E SOFTWARE
IlsoftwaredelPC
L’hardware delcomputerdasoloèinutilizzabile:perfunzionareedessereusato dall’utenteènecessarioil software.Inparticolare,l’operazionediaccensionedel computernonpuòesserecompletatasenzaunsoftwarespecialechiamato sistemaoperativo.Iprimicomputer,invece,nonavevanoilsistemaoperativoel’utenteinteragivadirettamenteconl’hardware medianteunpannellodicontrollo: perquestomotivopotevanoessereusatisolodatecnicispecializzati.
Icomputerattuali,invece,sonofacilmenteutilizzabilidatutti,apartiredall’accensione:ilsistemaoperativoinfattiassumeilcontrollodelcomputeralmomentodell’avvio(questafaseprendeilnomedi bootstrap)creandoun’interfaccia graficaperl’utente.
Asinistra:laschermatadiWindowsnellafasediavviodelPC;adestra:l’interfacciagraficadi Windows.
Esistonodiversisistemioperativi:moltiPCusano MicrosoftWindows,mentrei computerprodottidaApple–purpotendoeseguireWindows–usano macOS; lamaggiorpartedeitabletedeglismartphone,invece,èprogettataperimpiegare Android.
Pannellodicontrollodell’ELEA9003realizzato daOlivettinel1960.
UNIX,sviluppatoneglianni Settanta,èilpadredituttiisistemi operativimoderni,compresi MicrosoftWindowseApple macOS,chedifattoèunaversione aggiornatadiUNIX. L’erededirettodiUNIXè Linux,unsistemaoperativo disponibilegratuitamenteinmolte distribuzioni(cioè«pacchetti» diprogrammichecomprendono ilsistemaoperativo).Linuxesiste peròperdiversitipidicomputer: peresempio,Androidèuna versionediLinuxmodificata peridispositivimobili.
Oltrearealizzarel’interfacciagraficachepermetteall’utentediusareilcomputer, ilsistemaoperativodeve:
■ gestirei componentihardware del computer,come il microprocessore,la memoriavolatile,lamemoriapermanente,idispositividiinputedioutput, laconnessionedirete;
■ gestirele risorsesoftware del computer:i programmi installatie dati,entrambiinformadifile.
Asinistra:interfacciagraficadimacOS; adestra:interfacciagraficadiAndroid.
Infatti,ilsistemaoperativosupervisional’esecuzionedeiprogrammiel’organizzazionedeifile–checontengonoidaticreatidaiprogrammi–nell’unitàdi memoriapermanente.Nellosvolgerequesticompitiilsistemaoperativodeve coordinare:
■ l’esecuzionecontemporaneadipiùprogrammi (altrimentinonpotresti ascoltaredellamusicaechattarecongliamicimentreeffettuidellericerche inreteperscrivereunarelazionescolastica);
■ l’usodelcomputerdapartedipiùutenti (altrimentituofratellootuasorella potrebberoleggereituoidocumentianchesenzaconoscerelatua password diaccesso)che,nelcasodiuncomputerserver,puòancheesserecontemporaneo.
QuandocompriunPC,ilsistemaoperativoèpreinstallatoeconfiguratopergestireidispositivigiàinclusi.NelcasoperòtuvogliacollegarealPCnuovidispositivi(comestampanti,mouse,tastiere,schermi,smartphone,supportidimemoria USB, gamepad)ilsistemaoperativodeveessereintegratoconilgiusto driver,un componente software chepermettealsistemaoperativodigestireildispositivo hardware.L’operazionediaggiuntadel driver alsistemaoperativoèdetta installazione enormalmentevieneeseguitaautomaticamente«scaricando»il driver dallarete.
Il software diuncomputer,quindi,ècompostoda:
■ ilsistemaoperativo,checomprendealcuniprogrammipreinstallati(comeil browser pernavigareinrete);
■ iprogrammiinstallatidall’utente,chiamatianche applicazioni o,nelcaso ditabletosmartphone, app (peresempio,unprogrammaperscriveredocumenti,ounvideogioco);
■ ifiledidati,chepossonoesserecreatidall’utenteusandodeiprogrammi(per esempiodocumentioimmagini),«scaricati»dallarete(comeunfilm),o copiatidaunsupportodimemoriaUSB(comenelcasodiunapresentazione realizzatadauncompagnodiclasse).
RIPASSIAMOINSIEME
Indicaconunacrocettalarispostacorretta.
1 Dachecosaècompostoilsoftware di un computer?
A Dal sistema operativo.
B Dal monitor e dalla tastiera.
C Dai file di dati.
2 Qualideiseguentisonocompitidelsistema operativo?
A La gestione dei componenti hardware.
B La lettura e la scrittura di CD.
C La realizzazione dell’interfaccia utente grafica.
3 Qualidelleseguentiattivitàsonosvolte dal sistema operativo?
A La visualizzazione di un sito web.
B L’esecuzione contemporanea di più programmi.
C La cancellazione di un file di dati.
4 Undriver:
A è un componente software.
B è un componente hardware.
C è un dispositivo di input/output.
