elaboratore elettronico, unita di un

elaboratore elettronico, unita di un

elaboratore elettronico, unità di un ognuno degli elementi costitutivi dell’organizzazione logica di un elaboratore, destinato all’esecuzione di un particolare compito. L’architettura di un elaboratore, cioè la sua suddivisione in diverse unità logico-funzionali, comprende un’unità centrale e delle unità periferiche, rappresentate dalle unità di entrata e uscita dei dati e dalle memorie ausiliarie. L’unità centrale di elaborazione (uce), che ha la funzione di elaborare le informazioni ricevute in ingresso, è funzionalmente costituita da un’unità centrale di processo (cpu; → microprocessore) e dalla memoria principale, detta anche memoria centrale o memoria di lavoro. La cpu è articolata in: una unità aritmetico-logica (alu), che esegue le operazioni di tipo aritmetico e logico; i registri di memoria, dove le informazioni in transito per la successiva elaborazione sono temporaneamente memorizzate; una unità di controllo (cu, control unit), che coordina le varie componenti del sistema, interpreta le istruzioni del programma e controlla il clock, l’orologio interno da cui dipende la sincronizzazione delle varie strutture e la velocità di elaborazione della macchina. L’unità aritmetico-logica provvede ai calcoli e al trattamento logico dei dati (basato sul confronto fra due dati, per stabilire se sono uguali o qual è il maggiore e quale il minore). L’unità centrale interpreta ed esegue le istruzioni del programma (prelevandole una per una dalla memoria principale) e, in obbedienza a esse, mette in funzione l’unità aritmetico-logica o le unità periferiche, sovrintendendo allo scambio di dati fra queste e la memoria principale, nonché fra questa e l’unità aritmetico-logica. La memoria centrale contiene i dati e i programmi in corso di elaborazione ed è composta da una memoria a sola lettura (rom, ready only memory), che contiene i programmi essenziali per il funzionamento della macchina e sulla quale l’utente non può intervenire, e da una memoria ad accesso casuale (ram, random access memory) riservata ai dati e ai programmi immessi dall’utente. La tecnologia oggi impiegata per l’unità centrale degli elaboratori elettronici è quella dei circuiti integrati (in pratica una piastrina di pochi millimetri di lato), che consente velocità altissime (i tempi base per l’esecuzione di un’operazione elementare sono dell’ordine dei miliardesimi di secondo, si parla quindi di GigaHertz). Per la memoria principale sono usati microcircuiti elettronici bistabili, ciascuno capace di contenere una cifra binaria (→ bit); i bit sono raggruppati in celle di 8 (→ byte) per una capacità complessiva che va dalle centinaia di kilobyte a qualche megabyte. Il fatto che i dati all’interno di un elaboratore circolino in forma binaria comporta notevoli vantaggi dal punto di vista della semplicità dei circuiti, il disegno dei quali si basa soltanto sulle tre funzioni elementari (→ and, → or e → not) previste dalla logica binaria. Le informazioni, in forma di impulsi elettrici, sono trasportate da una componente all’altra della struttura fisica dell’elaboratore (cpu, memoria centrale, memorie di massa, periferiche) attraverso canali di comunicazione detti bus, consistenti in fili elettrici (ogni filo trasporta un bit). Per qualunque dispositivo che non siano la cpu o la memoria centrale sono necessarie interfacce che trasformino i segnali elettrici, che costituiscono il flusso di informazioni, in azioni e viceversa.

Le unità di ingresso e uscita di un elaboratore (→ input-output) sono quelle che gli consentono di ricevere i dati (e i programmi) dall’esterno e di comunicare all’esterno i risultati dell’elaborazione. Tipiche unità del primo tipo sono le tastiere e i mouse, del secondo i monitor, le stampanti, le casse acustiche. Unità di entrata e di uscita sono anche i terminali che non si trovano fisicamente vicini all’unità centrale ma sono a essa collegati a distanza, attraverso linee o circuiti di telecomunicazione, e consentono all’elaboratore di acquisire i dati direttamente dalle sedi operative in cui essi hanno origine e di trasmettere a tali sedi i risultati che a esse interessano. Le memorie di massa (disco fisso, cd-rom, dvd, chiave usb) consentono all’unità centrale di accedere rapidamente ad archivi contenenti dati e programmi che, nel momento in cui servono per l’elaborazione, sono trasferiti in memoria principale: esse costituiscono quindi un’estensione della memoria principale (che, per ragioni di costo, non può superare certe dimensioni e che è una memoria volatile, poiché i dati in essa contenuti possono essere cancellati da un’interruzione di corrente).