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Con il lemma computer (mutuato dalla lingua inglese, ma di origine latina, e tradotto talvolta in italiano con le parole calcolatore, elaboratore elettronico o cervello elettronico) si intende un dispositivo fisico che implementa il funzionamento di una macchina di Turing.

Questa definizione, anche se rigorosa, non dice molto su quello che in pratica un computer è o può fare: in effetti esistono molti tipi diversi di computer, costruiti e specializzati per vari compiti: da macchine che riempiono intere sale, capaci di qualunque tipo di elaborazione a circuiti integrati grandi pochi millimetri che controllano un minirobot o un orologio da polso. Ma a prescindere da quanto sono grandi e da che cosa fanno, possiedono tutti due cose: (almeno) una memoria e (almeno) una CPU, o processore.

Una macchina di Turing (e quindi un computer) nasce per eseguire programmi: un computer senza un programma da eseguire è inutile. Tutti i computer hanno quindi bisogno di programmi: il programma di gran lunga più importante per un computer è il suo sistema operativo, che si occupa di gestire la macchina, le sue risorse e i programmi che vi sono eseguiti, e fornisce all'utente un mezzo per inserire ed eseguire gli altri programmi, comunemente chiamati applicazioni o software, in contrapposizione all'hardware che è la parte fisica degli elaboratori.

Come già detto, un computer non è altro che l'implementazione fisica, pratica, di una macchina di Turing, secondo l'architettura ideata da Von Neumann: quindi tutti i computer hanno almeno una CPU, una certa quantità di memoria RAM di lavoro e una certa quantità di memoria non volatile (ROM, PROM, EPROM, EEPROM o Flash) in cui è scritto il primo programma da eseguire all'avvio del computer stesso: a seconda dei casi, questo programma può essere l'unico che la macchina eseguirà (firmware) oppure fare da trampolino di lancio per caricare il sistema operativo vero e proprio in memoria di lavoro: in questo caso si parla di loader (o di BIOS se assolve anche altre funzioni oltre a questa). In genere questi tre componenti si trovano fisicamente insieme nello stesso circuito integrato o sulla stessa scheda elettronica, che in questo caso viene detta scheda madre o mainboard. Importante ricordare che, attualmente, vi è una piccola quantità di memoria detta Cache all'interno della CPU; questo perché la velocità del Bus di collegamento fra CPU e Memoria è troppo bassa, quindi si avrebbe che in questi casi la CPU è "frenata" dal collo di bottiglia della RAM, ciò non avviene naturalmente se si ha una piccola quantità di memoria all'interno della CPU stessa, nella quale vengono caricate le informazioni che vengono elaborate più spesso. (da mediashopping .info)


Oltre ad eseguire programmi, un computer deve anche poter comunicare con l'esterno: per questo sono sempre presenti anche un certo numero di interfacce verso vari dispositivi. Quasi sempre, tranne i casi di microcontroller molto semplici, è prevista la possibilità di collegare una tastiera e un dispositivo di visualizzazione (monitor, stampante, display). Inoltre in genere un computer fa uso di memorie di massa per registrare i dati e i programmi liberando la memoria RAM, e quasi sempre è possibile collegare ad esso periferiche esterne e schede di espansione.

Il fulcro del computer è la scheda madre (detta anche scheda di sistema, motherboard o mainboard). In questo circuito stampato pieno di "piste" (le "strade" dove le informazioni viaggiano a velocità elevatissime) e di ingrati (che sono come i palazzi di una città dove sono dirette, elaborate e conservate tutte le informazioni) avviene una attività di "intelligenza" artificiale programmata dall'uomo utilizzando come modello la struttura complicatissima e ancora misteriosa del cervello umano, in cui prendono vita i sentimenti, l'arte, il pensiero e tutto ciò che esiste nell'Universo al di là della realtà spazio-temporale delle cose puramente fisica e tangibile. Così "come" il nostro cervello, vero e proprio centro dell'Universo, elabora, memorizza e categorizza, anche il computer possiede una memoria (distinta in temporanea (RAM) e di lunga permanenza a tempo indeterminato (il Disco Fisso o Hard Disk) ) ed un centro di elaborazione "finale" (la CPU o Unità di Processione Centrale) dove vengono eseguite tutte le operazioni logico-matematiche e dove vengono partoriti tutti i risultati di queste operazioni (che costituiscono di fatto i programmi che di volta in volta il computer è in grado di eseguire per noi). Tutte queste "situazioni" trovano la loro sede fisica nel corpo piatto e sottile della scheda di sistema. La struttura delle schede di sistema dei computer è il frutto di un'evoluzione tecnica e tecnologica avvenuta nel ventennio finale del XX secolo (a partire dal 1980,anno in cui apparivano i primi microcomputer domestici),che ha fissato una volta per tutte uno standard tecnologico assoluto, tutt'ora valido,costituita da un gruppo di circuiti integrati (detto Chipset) rimasti nella loro funzione di base praticamente inalterati, e che sono montati in una precisa posizione del circuito che dev'essere sempre la stessa per motivi tecnici.

I costituenti principali di una scheda di sistema antica e moderna sono i seguenti:

CPU Socket: è lo zoccolo d'alloggiamento dell'Unità di Processione Centrale (CPU); è costituito di materiale plastico e presenta alla base minuscoli forellini dove vanno ad inserirsi i piedini(pin)del processore. Un congegno meccanico azionabile tramite una levetta provvede al corretto fissaggio e al collegamento del Processore col Sistema.
Un Processore Intel Pentium III con Coppermine Core. L'introduzione dei processori di serie Pentium rappresenta il salto generazionale definitivo che realizza la tecnologia dei moderni computer di Quinta Generazione, capaci (grazie all'architettura x86 a 32-Bit) di eseguire programmi multifunzionali e in grado di generare (per la prima volta in tutta la storia della tecnologia) architetture di grafica poligonale tridimensionaleCentral Processing Unit: l'Unità di Processione Centrale rappresenta il fulcro del Sistema,senza di essa non è possibile neppure avviare l'accensione dell'apparecchio. Essa è costituita da una piastrina di forma quadrata in vetroresina sulla cui superficie si trova montato il core (nucleo) del processore, contenente svariate centinaia di migliaia (o milioni come nel caso dei moderni processori) di transistor. Nella parte inferiore del dispositivo sono evidenti solitamente delle piccolissime resistenze di forma rettangolare lungo le quali sono disposti in forma radiale i piedini dorati che servono al collegamento col Sistema. Un sensore termico,in grado di interfacciarsi col programma di configurazione del BIOS si trova invece posizionato in prossimità del nucleo del processore.
Un integrato di tipo EEPROM contenente il BIOS della scheda madre. E' un componente cruciale per il Sistema come la CPU. Senza di esso il Sistema non può neppure avviare l'accensione. Dall'acronimo americano Basic Input Output System deriva la sua funzione di dispositivo volto al monitoraggio e al rilevamento dei componenti e della loro funzione. Il BIOS provvede,durante l'accensione, ad avviare la cosiddetta fase di POST (Power On Self Test) durante la quale avviene una verifica dei componenti e della loro integrità: si tratta di un momento cruciale in cui la macchina letteralmente "prende vita", cominciando a funzionare.Da qui il termine Bios di derivazione greca che significa vita,soffio vitale.
North Bridge: é un integrato solitamente inglobato in una speciale capsula di forma ottagonale montata in rilievo sulla scheda madre. Solitamente la sua posizione nella motherboard è a nord rispetto alla CPU, e per questo è detto in inglese North Bridge (ponte nord), proprio perché funge da "ponte" per le informazioni. Come in una grande città moderna il traffico delle automobili viene equilibrato da ponti e sottopassaggi posti lungo palazzi e grattacieli, così nel cuore elaborativo del computer i dati vanno ordinati e il loro traffico lungo i grandi integrati regolato e disciplinato. La sua funzione è quella di dirigere il traffico di dati proveniente dalla CPU e diretto alle periferiche del Sistema (compresi Hard Disk ed eventuali lettori ottici di compact disc). Fà parte insieme al BIOS e al South Bridge del Chipset.
South Bridge: è un altro integrato di posizione centrale nel Sistema. Si trova vicinissimo alla CPU e a sud rispetto a questa, stabilisce col suo funzionamento la frequenza del [bus] di Sistema e presenta un dissipatore di calore che ne copre interamente la superficie per prevenire eventuali surriscaldamenti. E' detto in inglese South Bridge (ponte sud) perché la sua funzione anche se diversa è analoga a quella svolta dal North Bridge. E' importantissimo il ruolo che occupa nella struttura del Sistema ed è per questo che si trova così vicino alla CPU:provvede infatti a gestire i trasferimenti di informazioni che avvengono direttamente dalla CPU alla Memoria (RAM) e dalla Memoria verso la CPU.In alcune schede madri progettate per processori AMD questo componente non era presente, perché integrato direttamente sulla CPU.Così si poteva ottenere una velocità di bus molto maggiore rispetto al sistema tradizionale perché il South Bridge "virtuale" presente all'interno della CPU di fatto poteva utilizzare la frequenza di clock dello stesso core del processore.Si tratta di una tecnologia piuttosto vecchia (comparsa negli anni 1997-1998) che è stata subito abbandonata perché non ha riscosso molto successo.
Una Batteria a bottone al Litio a lunga carica in grado di alimentare per anni la piccola memoria volatile del BIOS in cui rimangono memorizzati tutti i parametri di configurazione del Sistema.La batteria provvede anche al mantenimento dell'ora esatta e della data dell'orologio di Sistema. Durante l'accensione del Computer, e per tutto il tempo in cui l'alimentazione di rete resta attiva il circuito provvede automaticamente a disattivare l'alimentazione della batteria, che viene riattivata nuovamente quando si spegne il Computer.
Gli slot d'alloggiamento della Memoria RAM (Random Access Memory-Memoria ad Accesso Casuale) che possono essere di diversi tipi quanti sono i tipi di RAM diffusi dalle industrie sin dai primi anni '80. I più moderni slot sono compatibili con le velocissime memorie DDR2, decisamente più affidabili delle vecchie ma diffusissime SDRAM.
Gli slot d'espansione PCI per schede a 32-bit.Grazie a questi ingressi è possibile aggiungere quanti più microprocessori si vogliono per trasformare il computer in una macchina multifunzione adatta alle esigenze più disparate. Ad esempio è possibile montare più schede audio appositamente realizzate per funzionare in contemporanea con particolari programmi per far diventare il Computer un vero e proprio strumento musicale in grado di interfacciarsi magari con una tastiera professionale per concerti o piano bar.Allo stesso modo è possibile fare con la grafica per studi televisivi o più semplicemente per fare videoconferenze.
Uno slot PCI Express necessario per l'immissione nel Sistema di una scheda grafica(detta anche scheda video) contenente una GPU(Graphic Processing Unit-Unità di Processione Grafica) e una memoria video(solitamente di moltissimi Megabyte) necessari per la decodifica delle immagini e per poter vedere sul monitor il desktop del Computer ei programmi.Le schede madri di alcuni anni fa montano ancora il vecchio slot AGP (accelerated Grafic Port-Porta Grafica Accelerata) a 32-bit che però fornisce velocità di trasmissione dati non superiori al Gigabyte per secondo,mentre colle schede grafiche moderne PCI Express si possono toccare, con ambienti grafici tridimensionali molto complessi (come quelli dei nuovi videogiochi) anche i 20 Gigabyte al secondo. Nei vecchi Computer degli anni settanta non era presente(nè peraltro prevista)una interfaccia a schermo;per comunicare colla macchina si utilizzavano sistemi meccanici (come le vecchissime schede perforate). Per questo i Computer moderni sono detti ad "interfaccia grafica", perché la comunicazione con l'utente avviene tramite l'inserimento di caratteri grafici o(come nei computer della nostra epoca) grazie a icone e disegni che vanno selezionati con un puntatore (mouse o di altro tipo, come schermi tattili o penne elettroniche).

Note Tecniche
Il maggior produttore di schede madri per computer è la ASUS Tek Computer, una società fondata agli inizi degli anni '90 e con sede nell'isola di Taiwan. Inoltre il Bios delle moderne schede madri permette di conoscere il numero di giri delle ventole eventualmente installate all'interno del Computer e la temperatura della CPU e della stessa scheda madre.Collegato ad un piccolo altoparlantino il Bios fa scattare automaticamente un allarme acustico se uno dei componenti montati sulla scheda madre si surriscalda. Questa descrizione è da riferirsi solamente alla scheda di Sistema del Personal Computer "classico" configurazione IBM compatibile.Tutti i dispositivi derivati, come i computer portatili, i computer palmari le console per videogiochi(come la Playstation 2 e la XBOX 360) e tutti gli altri dispositivi informatici possono presentare un'architettura interna anche molto differente.I computer portatili ad esempio per esigenze di spazio possono integrare il chipset in altri componenti(o viceversa).Le console per videogiochi sono sprovviste di Bios(una serie di sub-routine necessarie per l'avvio sono memorizzate ed automaticamente eseguite direttamente da un unico integrato).Inoltre alcuni Computer di vecchia generazione(comprese tutte le console per videogiochi anche le più moderne) integrano la CPU direttamente in pressofusione sulla scheda madre,come un qualsiasi integrato stampato sul circuito e quindi non rimovibile.Altri dispositivi invece(come supercomputer,workstation e server) possono integrare sulla scheda madre 2 o più sochet per l'installazione di più CPU (per sistemi multiprocessore) o addirittura più schede madri per ottenere configurazioni avanzate basate su sistemi con centinaia o addirittura migliaia di CPU che funzionano in contemporanea. Alcune vecchie mainboard della metà degli anni 90 progettate per i processori Pentium II e per i primi processori Pentium III(con core non Coppermine) erano appositamente sprovviste di socket e montavano invece uno slot simile ai normali slot d'espansione PCI per alloggiare una scheda elettronica contenete 2 o più integrati che insieme costituivano la CPU del Computer.Oggi con la tecnologia Dual Core di Intel è invece possibile integrare direttamente all'interno di un unico processore 2 core logici capaci di sviluppare una potenza di calcolo superiore persino ai sistemi professionali multiprocessore.La nuova frontiera nel settore dei sistemi informatici è però rappresentata dallo sviluppo di sistemi basati sulla tecnologia IBM Multicore, la stessa utilizzata dal nuovissimo processore Cell che sarà impiegato sulla Playstation 3, che contiene in un unico package(così è detto il rivestimento in materiale plastico-ceramico in cui è racchiuso un circuito integrato) ben 8 core logici, con cui è possibile ottenere una potenza elaboratrice mai sperimentata fino ad ora in un singolo Computer.


Epoche diverse a confronto. Un "banco" RAM del 1986 con soli 4 MB di Memoria è talmente grande che oggi, sulla quella stessa superficie di circuito stampato ci si riesce tranquillamente a collocare la circuiteria di un intero computer con parecchi Gigabytes di Memoria
[modifica] Memorie di massa
La memoria RAM di lavoro è sì molto veloce, ma ha due problemi:

è costosa anche se in progressiva riduzione;
è volatile, cioè allo spegnimento della macchina il suo contenuto viene perso.
Per questo ad essa si affianca, sempre, un altro tipo di memoria, molto più lenta ed economica ma soprattutto capace di mantenere i dati che vi vengono scritti per un tempo indefinito: questa viene detta memoria di massa ed è costituita in genere da dischi o nastri magnetici (esistono tuttavia prodotti composti da memoria solida - la stessa utilizzata per le RAM - ma questi dispositivi sono molto costosi e utilizzati in campi medici e militari). In casi di applicativi che richiedono poca memoria vengono utilizzate le NOVRAM, particolari RAM non volatili, se si vuole la scrittura e riscrittura dei dati, le ROM se il programma non deve essere cambiato, o al massimo cambiato molto raramente (ROM cancellabili tramite raggi UV o tensioni predefinite). In genere, i dati vengono scritti su queste memorie sotto forma di files: il modo in cui i file sono organizzati e catalogati si chiama file system.

Bus di sistema
Il nostro computer non potrebbe funzionare senza il bus di sistema. Questo è infatti il collegamento fra le varie componenti di un computer: CPU, chipset, scheda video, ecc, ecc. Esso è formato da dei fili su cui passano le informazioni in forma di dati che si scambiano le varie periferiche e componenti del computer. Esistono 3 tipi fondamentali di bus che, assieme, formano il bus di sistema:

Bus indirizzi
Bus dati
Bus controlli
Le periferiche esterne possono essere collegate al bus di sistema mediante le interfacce fornite dal costruttore (nel caso di componenti di facile integrazione), o mediante interfacce proprietarie nel caso di componenti particolari o non integrati nel proprio sistema (scheda madre) Questi componenti sono detti schede di espansione e si collegano direttamente in alloggiamenti (slot) della scheda madre appositamente progettati. Questi slot dialogano, grazie all'interfaccia del chipset, con tutto il resto del sistema. Quindi naturalmente la presenza di certe interfacce o di altre dipende unicamente dal chipset presente sulla scheda madre.