Differenza tra computer, scheda logica, microprocessore (CPU) e memoria

Computer

Un computer è uno strumento per elaborare informazione. Il computer lavora partendo da informazione in ingresso (l’input del processo di elaborazione) la elabora in base a una serie di regole (un programma) e restituisce informazione elaborata in uscita (l’output del processo). La quasi totalità computer oggi utilizzati è digitale, lavora cioè con informazione “convertita in numeri” ovvero informazione scritta in formato digitale.

Le caratteristiche fisiche del computer (i suoi componenti fisici) si definiscono come hardware.

Scheda logica

Il primo elemento che salta all’occhio è la scatola esterna o case o cabinet. All’interno di essa si nota uno dei componenti più grandi, la piastra madre o scheda logica che è una vasta piastra contenente componenti elettroniche. La piastra madre contiene tra l’altro: il microprocessore, ovvero la CPU (Central Processing Unit), la memoria, tutti i componenti e le porte di espansione (dette slot) e tutti questi componenti sono messi in comunicazione tra di loro grazie a microcircuiti stampati detti bus (e che appaiono come una miriade di minuscoli canali).

Il microprocessore o CPU

Cosa fa esattamente la CPU? lavora per lo più trasferendo (copiando) informazioni in formato digitale dalla memoria del computer a dei piccoli “scaffali di lavoro” disponibili al suo interno, i cosiddetti registri. I dati che vanno avanti e indietro dai registri e sui quali lavora la CPU (ed i suoi sottosistemi) hanno naturalmente bisogno di canali attraverso cui viaggiare: si tratta dei citati bus. L’architettura di un computer dovrà naturalmente prevedere diversi tipi di bus per lo scambio di dati: alcuni interni alla CPU, altri fra la CPU e le altre componenti del computer.
I bus di dati sono strade di comunicazione assai trafficate e l’efficienza e la velocità di un computer dipenderanno anche dalla loro “portata”; un numero maggiore di “corsie” permetterà di far viaggiare contemporaneamente più bit e migliorerà la velocità del sistema. La velocità a cui una CPU trasferisce i dati da e per i vari componenti, oltre che dalla velocità di CPU e bus, è legata alla
frequenza di clock (orologio) della CPU stessa. Anche chi non utilizza normalmente un computer sa probabilmente che per identificare le caratteristiche di questo o di quel PC si utilizzano spesso e volentieri sigle: Pentium Core i7 2.8 Ghz, Pentium Core i5 2.2 Ghz, eccetera. Nel caso dei processori tuttavia la frequenza di clock non è mai una grandezza assoluta, ma dipendente dal tipo di processore. Per questo non potete confrontare le frequenze di clock di processori differenti. E non è detto che una frequenza di clock più elevata indichi un computer più veloce. A dispetto delle sassate del linguaggio da venditori.

La memoria

La CPU ha bisogno di memoria sulla quale conservare (nel formato digitale) i dati di lavoro, le istruzioni dei programmi che sta eseguendo e i documenti che realizziamo al computer.
La memoria è un elemento fondamentale ed è anche uno dei concetti che più generano confusione nell’utente. Si sente spesso dire agli utenti cose come “questo computer è pieno” o “rallenta perché non ha più memoria” o altre cose (inesatte) simili. Vediamo di chiarire prima quanti tipi di memoria esistono e le rispettive caratteristiche.

Per comodità si definiscono 3 tipologie di memoria di base.

Memoria interna alla CPU

La memoria interna al processore è una memoria velocissima che il processore utilizza per appoggiarvi le informazioni di uso più frequente durante l’elaborazione. Questa memoria è detta anche cache memory e fa parte delle caratteristiche della CPU e non è espandibile dall’utente. Un processore con maggiore memoria cache, a parità di velocità, sarà più performante di un processore meno dotato sotto questo aspetto.

Memoria di elaborazione RAM

La memoria RAM (random access memory) è una memoria disponibile sulla piastra madre (generalmente espandibile comprando blocchi di memoria aggiuntiva) alla quale la CPU può accedere, in lettura e scrittura velocemente. La RAM è una memoria volatile: i dati vengono conservati sotto forma di potenziali elettrici. Se cade la corrente i dati della RAM sono persi. La RAM è costituita da piccole schede dette SIMM o DIMM. Un altro tipo di memoria interna è la ROM; una memoria non volatile (di sola lettura che è scritta dal produttore del computer) che contiene le istruzioni fondamentali che permettono al computer di avviarsi e funzionare. Queste istruzioni sono caricate all’avvio e sono dette BIOS Basic Input-Output System

Memoria di massa

La memoria di massa, rappresenta lo “spazio” disponibile sotto forma di dispositivi per archiviare informazioni, come i floppy disk (obsoleti), i dischi rigidi, i CD-ROM, i DVD, le penne USB ecc.

L’utente e la memoria del computer

Che importanza ha in realtà la memoria per l’utente? come impatta (se impatta) sulle prestazioni del computer?

La memoria interna alla CPU è un dato di fatto, non è espandibile e dipende dal processore. Non è un valore importante nei computer moderni visto che i processori ne sono dotati in quantità più che sufficiente. Per capire la logica degli altri due tipi di memoria, facciamo un esempio.
Ogni volta che accendiamo il computer, dopo le procedure iniziali del BIOS (caricato dalla memoria ROM) viene caricato il sistema operativo. Il sistema operativo è letto dal disco rigido (memoria di massa) e le parti che occorrono sono trasferite (copiate) nella memoria RAM.

Da notare che il computer non può elaborare le informazioni direttamente dai dischi, nei quali può solo leggere e scrivere.
Immaginiamo a questo punto di aprire un dato programma (ad esempio per scrivere una lettera), anche il programma che abbiamo aperto è trasferito (in tutto o in parte) in RAM.
Creiamo adesso nel programma un nuovo documento e cominciamo a scrivere la lettera all’amico in America. Anche questo nuovo documento, (su cui stiamo lavorando) è collocato in RAM per essere elaborato.

La RAM è appunto la memoria di elaborazione e quando l’utente esegue qualcosa, questo è eseguito nella memoria RAM. Nel nostro esempio, se ci venisse tolta la corrente, perderemmo tutto il lavoro fatto, visto che la RAM è volatile e resta attiva solo se alimentata. Proprio per questo è stata inventata la memoria di massa, o memoria di archiviazione!

Memoria assai più lenta e dove non è possibile elaborare informazioni, ma fondamentale per salvare i documenti ed i programmi. Se avessimo registrato la nostra lettera (prima del blackout) il nostro documento sarebbe stato salvato sul disco rigido. In pratica ogni volta che viene dato il comando salva, una copia del documento è salvata (dopo la prima volta al posto della precedente) ed il documento è archiviato sicuramente sulla memoria di massa rappresentata dal disco rigido.