La prima parte del corso online di informatica e nuove tecnologie è dedicata al funzioanmento di un Personal Computer (PC): come è fatto al suo interno? Quali sono i componenti che lo fanno funzionare? A cosa serve e che cosa è la CPU, la memoria RAM, la Scheda Madre, la Scheda Video etc…? Ogni giorno utilizzamo il cellulare o il computer dell’ufficio senza pensare troppo a quale tecnologia renda possibile il nostro lavoro. Nelle prossime lezioni esploreremo i vari componenti che sono presenti all’interno di qualsiasi dispositivo tecnologico che utilizziamo ogni giorno.
Che cosa è la CPU e a cosa serve?
Il cerverllo di qualsiasi dispositivo elettronico che usiamo oggi giorno è la CPU. Ma che cos’è la CPU e a cosa serve?
La CPU (chiamato anche Processore) è il cevello ovvero quella parte di un dispositivo elettronico (per esempio di un cellulare, di un computer, di un frigorifero o di una smart tv) il cui scopo è – in ultima analisi e semplificando un po’ – fare calcoli ed eseguire istruzioni. È inutile dire che senza la CPU nessun cellulare e nessun computer funzionerebbe!
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La CPU è molto piccola e sta comodamente sul palmo di una mano. Poiché per lavorare può produrre moltissimo calore in alcuni casi è indispensabile utilizzare dei sistemi di raffreddamento per dissipare il calore (ad esempio delle ventole). È per questo motivo che quando un computer è impegnato a lavorare intensamente ad un tratto sentiamo le ventole che iniziano a girare freneticamente: devono raffreddare velocemente il Processore ed evitare che si surriscaldi!
La velocità di calcolo di una CPU dipende dalla velocità con cui riesce a completare un ciclo…
Cosa fa la CPU? Schema di un ciclo di calcolo (immagine presa da wikipedia)
La parola CPU viene dall’inglese Central Processing Unit (Processore Centrale) e come si diceva prima esegue i calcoli e le istruzioni impartite da un qualsiasi programma che stiamo utilizzando. Per la precisione il lavoro di una CPU (il cliclo) si divide in 4 parti:
- Fetching: la CPU preleva i dati dalla memora RAM;
- Decoding: la CPU converte i dati in codice binario (0 e 1), ovvero il linguaggio macchina parlato da qualunque dispositivo elettronico;
- Executing: la CPU esegue i calcoli e le istruzioni con un modulo chiamato ALU (unità aritmetica e logica). In pratica l’ALU è quella parte della CPU che fa i calcoli veri e propri ed esegue le istruzioni impartite;
- Write back: la CPU scrive il risultato nella memoria RAM ed è pronto a ricominciare da capo.
Ovviamente il lavoro è molto più complesso di come lo stiamo schematizzando in questa sede. Questa semplificazione serve per rendere l’idea di cosa fa una CPU quando esegue dei calcoli. Tornando al ciclo di cui abbiuamo appena parlato aggiungiamo che più alta è la velocità con cui un Processore può completare i quattro passaggi appena visti (che nel loro insieme costituiscono un cliclo) più alte saranno le prestazioni (e la velocità del nostro dispositivo). Questo valore viene misurato in GHz (Gigahertz). I moderni processori per computer desktop viaggiano fra i 3 e i 4 GHz. Le CPU per i dispositivi mobili e per i tablet hanno invece una velocità di circa 1, 2 GHz. Negli ultimi anni questi valori sono rimasti quasi immutati e ci si potrebbe domandare: perché gli ingegneri non aumentano la velocità di calcolo? Cosa lo impedisce? La colpa è tutta del calore. Aumentare la velocità di un processore aumenta significativamente anche la temperatura e il consumo di energia elettrica. La soluzione? Creare delle CPU Multi-Core.
Cosa sono i “Core” e cosa vuol dire che una CPU è multi-core?
Invece di aumentare la velocità con cui un Processore può completare il ciclo che abbiamo visto sopra gli ingegneri hanno pensato di aggiungere più centri di calcolo all’interno della CPU. Cosa vuol dire? Vuol dire che le moderne CPU possono svolgere più calcoli contemporaneamente grazie al multi-core. È come se un processore contenesse all’interno più processori (non è proprio così ma per capire il concetto passatemi questa imprecisione) e potesse svolgere più cicli di calcolo contemporaneamente.
La tecnologia multi-core dei moderni computer permette di avere anche 32 centri di calcolo su un solo processore. Ovviamente il costo di questi dispositivi è molto alto.
Cos’è il linguaggio binario usato dai Processori per fare calcoli?
Abbiamo visto che il processore, dopo aver prelavato i dati dalla memoria, deve convertirli in linguaggio binario. Cosa vuol dire “Linguaggio Binario”? Di cosa si tratta?
In parole povere il linguaggio binario è un linguaggio composto da sole 2 parole: “0” e “1“.
“0” vuol dire spento mentre “1” vuol dire “acceso”. Tutti i calcoli fatti dal Processore avvengono sommando, dividendo, moltiplicando e sottrando questi due valori. C’è poco da fare! I computer capiscono solo una lingua scritta con “0” e con “1” e tutti i dati prelevati dalla memoria devono essere convertiti in linguaggio binario per poter essere utilizzati dalla CPU. Parleremo meglio di questo strano linguaggio più avanti, quando vedremo che cosa è il BIT.
Nella prossima lezione vedremo che cos’è e come funziona la memoria RAM.
mi piace la spiegazione semplice diretta senza eccedere nel linguaggio tecnico Fa capire al profano e rende il concetto Interessante e vorrei seguire questo corso semplice e mi va a genio