STRUTTURA LOGICO-FUNZIONALE DI UN COMPUTER
di Adriana Rini
Un computer è una macchina elettronica capace di ricevere, trasmettere, immagazzinare ed elaborare informazioni, risolvendo i più svariati problemi con straordinaria velocità ed affidabilità.
Tutte quelle parti meccaniche ed elettroniche che compongono fisicamente il computer s'indicano genericamente con il termine inglese HARDWARE.
Il computer, in generale, riceve le informazioni, cioè i dati, al suo ingresso (INPUT) e, dopo averli elaborati in base ad un prestabilito PROGRAMMA, li restituisce in uscita (OUTPUT) trasformati in risultati.
Un programma è un insieme finito e ordinato d'opportune ISTRUZIONI. Un computer, per svolgere una qualsiasi attività deve aver memorizzato nella sua memoria un programma. I programmi vengono preparati da tecnici specifici detti PROGRAMMATORI. L'attività che consiste nella preparazione dei programmi si chiama PROGRAMMAZIONE. L'insieme di tutti i programmi che consentono una efficiente utilizzazione delle risorse del calcolatore elettronico s'indica genericamente con il termine inglese " SOFTWARE ".
LE PARTI FONDAMENTALI DI UN COMPUTER
In generale, un computer si compone delle seguenti parti fondamentali:
1) UNITA' DI INGRESSO
La più semplice unità d'ingresso è la TASTIERA che, simile a quella di una macchina da scrivere, serve per introdurre nel computer il programma da eseguire e i dati da elaborare.
Essa è completata da tasti speciali ed è affiancata da una piccola tastiera numerica, detta anche TASTIERINO NUMERICO.
2) UNITA' DI ELABORAZIONE CENTRALE
L'unità centrale di elaborazione o C.P.U. (Central Processing Unit ) è costituita da un microprocessore che riunisce in una piastra di silicio, detta chip, tutte le funzioni di controllo e di calcolo. La C.P.U. è, in sostanza, il cervello del computer.
La C.P.U. si compone essenzialmente di due parti:
Le funzioni dell'A.L.U. sono di tipo esecutivo:
Le funzioni dell'unità di controllo sono di tipo decisionale:
Infatti, l'unità di controllo ha il compito di attivare le apparecchiature e i dispositivi che fanno parte di tutto il sistema di elaborazione e tra questi in particolare le unità di ingresso e di uscita. Fra l'altro ha il compito di attivare i canali di comunicazione tra la memoria principale e l'a.l.u. .
3) MEMORIA PRINCIPALE
La memoria principale serve ad immagazzinare le istruzioni e i dati che vengono immediatamente utilizzati dall'A.L.U. , su ordine dell'unità di controllo. Le informazioni (istruzioni o dati) sono memorizzate nella memoria principale in apposite celle dette LOCAZIONI DI MEMORIA, ciascuna delle quali è adibita a contenere un'informazione di otto bit, detta BYTE. Le locazioni di memoria sono contraddistinte da un numero naturale detto INDIRIZZO.
Tutte le informazioni immagazzinate nella memoria di un computer sono espresse sotto forma di numeri del sistema Binario. Ogni dato è trasformato in una serie di zeri o di uno (solitamente otto) che rappresentano le uniche cifre utilizzate nel suddetto sistema di numerazione. Le cifre zero e uno sono dette BIT e rappresentano gli unici due possibili stati di un circuito elettrico elementare.
Si chiama capacità di memoria il numero massimo di byte che la memoria può memorizzare.
Poiché questo numero è spesso molto elevato, normalmente si usano i multipli del byte e precisamente
1 Kb=1024 byte=2^10 byte1 Mb= 1024 Kb= 2^20 byte=1048576 byte
La memoria principale di un computer è divisa in due parti:
La RAM è denominata , a volte, "memoria volatile" perché i dati in essa contenuti svaniscono quando si spegne il computer.
4) MEMORIA SECONDARIA O DI MASSA
L'unità di memoria esterna o unità disco o anche DRIVE è un dispositivo che possiede elementi meccanici ed elettronici per scrivere e leggere sulla superficie magnetica di opportuni dischi costruiti con materiale flessibile e che prendono il nome di FLOPPY-DISK.
Il drive disk funziona sia da input che da output ed è in comunicazione diretta con la CPU. Quando l'unità disco funziona da output, sul disco inserito nel drive vengono scritti , cioè memorizzati dati e programmi , che si trovano nella memoria interna del calcolatore , per essere conservati ed usati in futuro.
Quando l'unità disco funziona da input , dati e programmi vengono letti sul disco e memorizzati nella memoria interna per essere elaborati. I dischi presentano una zona detta foro di lettura e scrittura ,che è l'apertura attraverso la quale avviene la lettura e la registrazione. La finestra laterale, denominata protezione, impedisce la registrazione se viene coperta appositamente con una finestrella.
Oltre ai floppy-disk vi è anche un tipo di disco con capacità di memoria molto elevata, costruito con materiale rigido e che per questo prende il nome di HARD-DISK o DISCO -RIGIDO. Il disco rigido è sistemato in modo permanente in un'unità di lettura -scrittura posta di solito, vicino alla CPU ed è inamovibile. Il disco rigido ha una capacità superiore a quella di un floppy; inoltre il drive per disco rigido è molto più veloce del drive per floppy-disk.
5) UNITA' D'USCITA O DI OUTPUT
I dati elaborati dalla CPU devono essere comunicati all'utente all'esterno del computer. Questa funzione è svolta dalle unità di uscita .Le più comuni unità d'uscita sono:
Il video è formato da un tubo a raggi catodici, come uno schermo televisivo. I dati e le istruzioni, battuti in tastiera nella fase di immissione , vengono visualizzati sul video e quindi è possibile all'operatore accorgersi di eventuali errori di battitura e correggerli.
Il video può anche fornire grafici, ma il video ,come output , non permette di conservare i risultati; si dice che è una softcopy cioè una copia volatile ,perché tutto viene cancellato spegnendo il sistema. Per questo motivo quasi sempre il P.C. è fornito di una stampante come ulteriore apparecchiatura di output.
La stampante è invece l'unità di uscita che dà la hardcopy , o copia fissa, cioè permanente .
In genere la stampa è la rappresentazione di un lavoro eseguito, contenente dati e schemi grafici che possono servire per ulteriori studi oppure possono essere archiviati per usi successivi.
Abbiamo già detto che la seconda componente fondamentale di un sistema di elaborazione è il software. Senza il software il calcolatore risulterebbe inerte , ossia costituito da un insieme di circuiti elettronici, tastiere, video, ecc. che non potrebbero funzionare.
Il software, inoltre, costituisce il ponte tra l'utente e il sistema di elaborazione.
Il software si distingue in:
Il software applicativo è costituito da tutti quei programmi che permettono all'utente di utilizzare la macchina. Tra questi citiamo:
Questi "programmi applicativi" vengono immagazzinati nella memoria ausiliaria e caricati al momento opportuno in RAM per essere eseguiti.
Il software di base è un insieme di programmi predisposti dal costruttore della macchina per adempiere a funzioni di servizio (preparazione dischi, copia di files e dischi, stampa di files, traduzione di un programma di alto livello in linguaggio macchina, ecc.) e soprattutto per la gestione del sistema ; di norma viene venduto insieme all' hardware ed è immagazzinato nella ROM e su floppy disk.
Il software di base è suddiviso in :
a) Il sistema operativo (S.O.) è un complesso di programmi studiati appositamente per sovraintendere alla esecuzione delle elaborazioni del calcolatore. Il programma principale del S.O. è il programma supervisore o il programma di controllo il cui compito è quello di coordinare e controllare tutti i lavori che il calcolatore è chiamato a svolgere, in poche parole, esso permettere al calcolatore di funzionare. Il S.O. può essere paragonato ad un vigile che dirige il traffico ad un incrocio: esso facilita l'utente nell'utilizzo delle varie applicazioni e nella creazione e gestione dei file nel sistema. E' per mezzo del S.O. che possiamo colloquiare con il computer , inviando gli adeguati comandi che esso riesce ad interpretare ed eseguire. Esso permette anche l'uso di unità come le stampanti, unità minidisco e C.D.
Ogni computer possiede almeno un sistema operativo che, solitamente, non risiede stabilmente nella memoria centrale della macchina, ma viene caricato in memoria centrale da un disco (solitamente il disco fisso) al momento dell'accensione del computer.
Un sistema operativo che ha queste caratteristiche prende il nome di DOS (Disk Operative System = Sistema Operativo su Disco). Noi, in queste pagine, ci occuperemo del sistema operativo più diffuso: l'MS-DOS (Microsoft Disk Operative System).
Dal 1981 (anno della comparsa del DOS) ai nostri giorni si sono succedute più versioni di questo sistema operativo, contrassegnate ciascuna da un numero decimale del tipo X.xx.
Cerchiamo di chiarire di cosa si tratta.
In generale quando si parla di ambiente di lavoro si intende un luogo, opportunamente attrezzato, per svolgervi una determinata attività, per cui ha senso parlare dell'ambiente di lavoro dell'impiegato, del calzolaio e così via.
Il S.O. è un ambiente di lavoro attrezzato per fare certe operazioni (come per esempio costruire un grafico o una tabella).
Dall'ambiente DOS si può accedere ad altri ambienti di lavoro, utilizzando opportune parole d'ordine e da questi ultimi se ne può uscire per rientrare in DOS mediante altre parole d'ordine. Non è possibile passare da un ambiente all'altro senza prima rientrare nell'ambiente DOS.
Poiché il numero dei programmi di MS-DOS è molto grande, solo una parte di essi viene caricata automaticamente dal disco fisso in memoria centrale ,al momento dell'accensione del computer. Pertanto l'MS-DOS è sempre in grado di eseguire un certo numero di programmi, detti comandi interni, quando il computer viene acceso. Gli altri programmi del DOS, detti comandi esterni, vengono caricati quando lo chiede l'utente.
MS-DOS individua ciascuna unità periferica, di cui è dotato il sistema di elaborazione, con un nome seguito dal simbolo dei due punti ":" . Tale nome è: C: per il disco rigido, A: per la prima unità disco, B: per la seconda unità disco, se c'è e così via.
Se MS-DOS è memorizzato su disco rigido , i comandi interni vengono automaticamente caricati in memoria centrale all'accensione e sul video compare in alto a sinistra il simbolo C> , detto prompt, seguito da un trattino luminoso detto cursore.
Se si vuole cambiare il drive di default da C: a A: si digita, dopo il prompt A: e poi si preme il tasto INVIO e appare il nuovo prompt A>.
Quando un operatore vuol fare eseguire al DOS un suo programma deve digitare una sequenza di caratteri (cioè una stringa), che rappresenta un comando del DOS, e poi premere INVIO.
Il comando non è altro che il nome di un programma dell'MS-DOS di cui si chiede l'esecuzione.
MS-DOS, ricevuto e interpretato il comando, ricerca il corrispondente programma in memoria centrale, se è un comando interno , o sul disco rigido, se è esterno . Trovato il programma , lo invia in memoria centrale e ordina alla CPU di eseguirlo.
b) I programmi di utilità sono programmi destinati a svolgere certe funzioni inerenti alla elaborazione dei dati come, per esempio, la trascrizione di un flusso di dati.
c) I programmi traduttori sono quei programmi usati per convertire in linguaggio macchina i programmi scritti in un linguaggio simbolico di programmazione.
I FILE E LA LORO ORGANIZZAZIONE SU DISCO
Con il termine file si intende un qualsiasi insieme di informazioni collegate fra loro e memorizzate su disco con un nome. Ogni nome di file si compone di due parti :
Solitamente il nome del file fa riferimento al contenuto e l'estensione specifica il tipo di file. Sono estensioni :
.TXT che specifica che si ha un file testo;
.DOC che specifica che si ha un file documento in WORD;
.XLS che specifica che si ha un file EXCEL,ecc.
SPECIFICHE DI UN FILE
Per trovare un file, oltre al nome file e all'estensione, il S.O. deve sapere in quale unità effettuare la ricerca, cioè se in A o in C, ecc.
Poiché un disco rigido può contenere anche centinaia di file, per motivi di organizzazione e ottimizzazione dei tempi di ricerca di un file il S.O. permette una organizzazione GERARCHICA dell'indice dei file.
Gli indirizzari (o DIRECTORY) possono essere creati su livelli differenti. Al livello superiore (livello 0) è presente l'indirizzario radice (ROOT DIRECTORY), indicato simbolicamente con "\". Quindi sono presenti dei sottoindirizzari (SOTTODIRECTORY) di livello 1, ciascuno dei quali può a sua volta, contenere eventuali sottoindirizzari di livello inferiore. I sottoindirizzari sono organizzati come in una struttura ad albero, dove un sottoindirizzario appartiene ad un indirizzario padre e può contenere indirizzari figli.
Tale organizzazione gerarchica dei file è estremamente facile da gestire e da visualizzare soprattutto con Windows, come si può osservare dalla figura seguente:
