Cenni sul funzionamento dei computer

letto 26 voltepubblicato il 21/11/2021 - 17:41

Secondo il matematico J. von Neumann le macchine da calcolo si dividono in due tipi fondamentali: analogiche e digitali. Nelle prime ogni numero è rappresentato da una grandezza fisica,  Nelle seconde ogni numero viene rappresentato esattamente come nella scrittura convenzionale, ossia come una sequenza di cifre decimali. Esiste però una terza classe di macchine da calcolo, quella c.d. "mista", che combina i metodi analogico e digitale. Il funzionamento di queste macchine è basato sul presupposto che ogni numero viene rappresentato in parte analogicamente ed in parte digitalmente. Nelle più moderne macchine analogiche, il numero degli organi relativi alle operazioni di base va dai cento  ai circa duecento elementi. la cui natura dipende ovviamente dal processo analogico utilizzato. Nel passato più recente, la prospettiva è stata quella di sfruttare organi elettrici o perlomeno elettromeccanici, e l'aggiunta di organi meccanici ha avuto come scopo il miglioramento della precisione. Più complessa è la struttura delle macchine digitali, i cui organi si dividono in attivi o di memoria. Compito degli organi attivi è di effettuare le operazioni logiche di base e , in secondo luogo, di rigenerare l'energia dissipata dagli impulsi. Queste funzioni sono espletate da relé elettromeccanici, valvole termoioniche, diodi a cristalli, nuclei ferromagnetici e da transistor, o da piccoli circuiti che comprendono questi elementi. Il numero degli organi attivi in una macchina moderna si aggira intorno ai 3.000, ma può raggiungere anche i 30.000, a seconda del tipo. Le operazioni aritmetiche sono svolte dal cosiddetto organo aritmetico. La funzione svolta dagli organi di memoria consiste nel gestire il c.d. tempo di accesso, cioè  memorizzare i numeri. Gli organi di memoria possono essere costituiti anche da organi attivi, ed in questo caso il tempo di accesso risulta essere il più breve possibile. Tutte le memorie esistenti ( organizzate per livelli di gerarchia), si avvalgono di un indirizzamento diretto, ovvero di un sistema mediante il quale ogni parola in memoria ha un unico indirizzo numerico che la individua univocamente nella memoria medesima. Vari sono i supporti della memoria di una macchina digitale: può essere a tamburo magnetico ed allora presenta all'accesso tutte le sue parti in successione e ciclicamente; la capacità di memoria di un nastro è illimitata ma presenta le sue parti in una successione lineare fissata; questi schemi possono essere combinati. L'ultima fase di qualsiasi gerarchia di memoria è sempre e necessariamente rappresentata dall'ambiente esterno alla macchina e precisamente dal mondo esterno con cui essa può comunicare direttamente: si tratta dei suoi organi di input od output. Essi sono solitamente di nastri di carta o di schede perforate e , in fase di uscita, naturalmente anche carta stampata.