Abbiamo utilizzato il termine computer per fare riferimento all’insieme degli elementi citati sinora (unità centrale, video, tastiera...), ma in senso stretto la struttura di base di un computer è formata di soli tre elementi:
- ALU - unita aritmetico logica
- CU - Unità di controllo
- Le unità di memoria.
I primi due formano la cosiddetta CPU (dall'inglese Central processing unit). Si trovano tutti sulla “mother board” del sistema. Quando la CPU si trova in uno stesso circuito integrato è detta microprocessore. Se tutti e tre gli elementi di base (ALU, CU e memoria) si trovano sullo stesso chip, quest’ultimo è detto chip microcalcolatore. Generalmente i personal computer possiedono nella piastra principale un chip microprocessore e varie unità di memoria.
Gli altri elementi citati (video, tastiera, stampante...) non sono essenziali, o per lo meno non lo sono per il funzionamento di un computer, anche se è vero che senza di essi si potrebbe fare ben poco. Tali elementi sono detti periferiche del sistema e il loro compito è quello di permettere la comunicazione tra l’elaboratore e l’utente.
Il funzionamento delle periferiche è controllato dal microprocessore mediante circuiti integrati specifici. Sulla “mother board” del sistema troviamo circuiti integrati la cui funzione è proprio quella di collegare il microprocessore alle periferiche. Tali circuiti integrati sono detti circuiti di interfaccia o circuiti di input/output (l/Q).
Fra di essi possiamo ricordare quelli specifici per il controllo della tastiera e delle unità disco. Esistono periferiche, come il video, che necessitano per il proprio funzionamento e controllo di un numero maggiore di elementi. ln questi casi i circuiti integrati possono essere collocati, oltre che sulla piastra principale, in appositi circuiti stampati chiamati schede e dedicati a una periferica.
Le schede sono collegate alla piastra principale per mezzo di alcuni speciali connettori situati nella piastra stessa e detti “slot di espansione”. La connessione di questi circuiti con le periferiche corrispondenti, situate normalmente all’esterno, avviene per mezzo di alcuni connettori situati sul retro dell’unità centrale.
La connessione tra il microprocessore e gli altri circuiti integrati di cui abbiamo parlato (circuiti di memoria e l/0) si realizza per mezzo di linee metalliche stampate sulla piastra dette “bus” o “canali”. Il numero di linee contenute in un bus dipende dalla funzione di quest’ultimo e dalla capacità del microprocessore di gestire i dati. Il diagramma a blocchi che appare nella figura rappresenta in modo schematico la struttura di un computer. Ciascun blocco costituisce un’unità fisica del computer. Secondo il diagramma della figura abbiamo diviso il computer in quattro blocchi. Il primo è l’unità centrale (CPU), che a sua volta contiene l'unità aritmetico logica (ALU) e l’unità di controllo (CU).
Il secondo blocco è la memoria. ll terzo e il quarto sono costituiti dalle unità periferiche con i corrispondenti circuiti di interfaccia, uno per i dati in entrata (input) e un altro per quelli in uscita (output)..
l diversi blocchi sono uniti tra loro da tre diversi gruppi di linee o bus: il bus degli indirizzi, il bus dei dati e il bus di controllo. Analizzeremo nelle prossime sezioni i compiti svolti da ciascuno di essi. Nei personal computer la unità centrale è integrata in un solo chip detto microprocessore, che rappresenta il centro di controllo delle informazioni del sistema. Le principali funzioni della CPU di un computer sono:
- Eseguire le istruzioni dei programmi presenti nella memoria del sistema.
- Controllare il trasferimento dei dati fra la CPU e i circuiti di memoria e di l/O.
- O rispondere alle richieste di servizio provenienti dalle periferiche.
L’obiettivo generale dei programmi scritti per l’utente del computer è la realizzazione di diverse applicazioni o funzioni, che hanno come limite soltanto l‘immaginazione del programmatore e la capacità del processore di cui dispone il sistema.
Affinché un programma possa essere eseguito dalla CPU, deve essere memorizzato in alcuni punti della memoria del sistema e scritto in un linguaggio chela CPU sia in grado di capire. Un programma è un elenco di istruzioni. La CPU le legge ordinatamente, le interpreta e quindi controlla la loro esecuzione una dopo l’altra.
La CPU è formata da diversi circuiti digitali; le informazioni che gestisce, dunque, sia in entrata sia in uscita, sono una stringa di parole o dati formati da zero e uno. Ciò significa che le istruzioni del programma, così come i segnali di controllo generati dalla CPU, sono stringhe di zero e uno.
