2
L’architettura del computer e la CPU Obiettivi del capitolo • • • •
Mettere a confronto i vari tipi di computer. Descrivere il ruolo e il funzionamento della CPU. Spiegare come i dati vengono immagazzinati nella memoria del computer. Mostrare come si collegano i dispositivi esterni, per esempio la stampante o il mouse, alle porte del computer. • Spiegare come si possono migliorare le prestazioni del computer inserendovi schede di espansione e adattatori.
Sempre più piccolo, sempre più diffuso, sempre più connesso I primi elaboratori digitali apparvero una cinquantina di anni fa, anno più anno meno. I loro “cervelli”, cioè le unità centrali di elaborazione (CPU, Central Processing Unit), progettate su commissione e costruite manualmente, erano enormi e molto costosi. Poiché queste macchine si surriscaldavano molto facilmente, venivano tenute in ambienti con aria condizionata e dovevano essere raffreddate ad acqua come i motori delle auto. Erano talmente costose e complicate che venivano usate soltanto dalle grandi imprese o dai centri di calcolo delle università, e vi avevano accesso solo persone altamente qualificate. Gli altri impiegati le utilizzavano soltanto per inserirvi dei dati da elaborare (dati in ingresso o input) e per ritirare i lunghi tabulati stampati che costituivano il risultato della loro elaborazione (dati in uscita o output). Nel 1969 M.E. Hoff, ingegnere di una piccola azienda, la Intel, riuscì a ridurre le dimensioni delle imponenti CPU a quelle di un chip della grandezza di un’unghia che, al contrario delle prime, costruite in esemplari unici, era estremamente facile riprodurre. Si trattava del primo microprocessore che, nonostante non fosse di uso generale come quelli odierni, ha il merito di aver dato il via a una vera e propria rivoluzione tecnologica che ha cambiato la vita di milioni di persone. Oggi i microprocessori vengono prodotti meccanicamente con l’efficienza di una catena di montaggio: costano poco, sono piccoli, affidabili e soprattutto potenti. Ormai si trovano non solo all’interno degli elaboratori, dove possono essere più di uno, ma anche in posti assolutamente impensabili. In questo capitolo verranno presi in considerazione i concetti e le tecnologie alla base del microprocessore e del sistema in cui esso è integrato. Le nozioni e il vocabolario usati sono molto importanti per due ordini di problemi.