DEFINIZIONE DI COMPUTER MACCHINE CALCOLATRICI

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1 DEFINIZIONE DI COMPUTER Il computer è un apparecchio elettronico i grado di svolgere operazioni matematiche e logiche e di memorizzare informazioni ad una velocità e in quantità superiori a quelle di cui è comunemente capace il corpo umano; nelle sue componenti essenziali esso è costituito da meccanismi di entrata (in gergo tecnico periferiche di input ) e meccanismi di uscita ( in gergo tecnico periferiche di output ) e da un insieme di circuiti e di dispositivi nei quali si svolgono le operazioni di controllo, elaborazione e memorizzazione. Periferiche di input possono essere: tastiera, mouse, scanner, tavolette grafiche e attualmente anche microfoni. Periferiche di output possono essere: Monitor, stampanti, plotter ecc. Le operazioni di elaborazione e di controllo sono svolte dalla CPU e dai vari chip installati su schede separate che sono specifici per determinati tipi di elaborazione. Le operazioni di memorizzazione avvengono su speciali periferiche: anticamente venivano utilizzate le schede perforate, poi si è passati a sistemi di memorizzazione su nastro magnetico ed attualmente si usano sistemi di memorizzazione su dischi magnetici (Floppy Disk e Hard Disk ) e sistemi di memorizzazione ottica tramite l'uso del laser ( Compact Disk e DVD ). LE PRIME MACCHINE CALCOLATRICI La storia delle macchine da calcolo ha origini molto antiche, il primo vero strumento realizzato per eseguire calcoli risale al 2000 A. C., era l'abaco, utilizzato nell'antica Cina, poi anche dai Greci e dai Romani. La posizione di alcune palline riferite ad una barra orizzontale determinava la rappresentazione numerica. Di epoca più recente è il "virgulae numeratrices" di Napier,strumento ideato per la costruzione delle tavole dei logaritmi. Le prime vere macchine compaiono nel XVII secolo:"macchine" nel senso che non si limitano a fornire un semplice supporto fisico agli operandi, ma sono insiemi di organi meccanici che consentono l'automatizzazione delle operazioni. La prima macchina calcolatrice fu ideata e costruita dal tedesco Wilhelm Schickart nel Essa effettuava le quattro operazioni aritmetiche ed estraeva la radice quadrata di un numero. In seguito tale macchina fu messa a punto dal francese Blaise Pascal e fu chiamata Pascalina. Essa era costituita da una serie di ruote dentate che rappresentano le unità, le decine, le centinaia, ecc., che portano sulla circonferenza le cifre da 0 a 9 e sono collegate tra loro mediante ingranaggi. Quando una ruota compiva un giro completo, faceva scattare di una posizione la ruota alla sua immediata sinistra, in modo da automatizzare il riporto, una delle operazioni di maggior ostacolo alla rapidità del calcolo mentale. Pascal costruì più di 50 versioni della sua macchina, ma essa non ebbe successo commerciale, poiché troppo costosa. In seguito anche Gottfried Wilhelm von Leibniz costruirà una macchina calcolatrice che ha in più il traspositore, un meccanismo in grado di memorizzare un numero e di utilizzarlo per moltiplicarlo con il risultato di una successiva addizione. Purtroppo nessuno dei due esemplari della sua macchina riuscì a compiere una operazione esatta, a causa della scarsa precisione con cui vennero costruiti i suoi ingranaggi. Tra i suoi grandi meriti, Leibniz ebbe quello dell'invenzione del codice 1 di 307

2 binario, codice che è alla base del funzionamento di tutti gli elaboratori costruiti, compresi quelli dei nostri giorni. All'inizio del '700 anche l'ingegnere e matematico veneziano Giovanni Poleni provò a costruire una macchina in grado di eseguire calcoli aritmetici, ma anche la sua "macchina aritmetica" commetteva errori. La prima macchina da calcolo prodotta in serie fu, nel 1820, l'aritmometro di Charles Thomas di cui furono venduti circa 1500 esemplari. Egli, nella costruzione della sua macchina, sfruttò il principio del pignone dentato ideato da Leibniz. Nel 1804 il francese Joseph Jacquard diffuse su scala industriale un sistema per automatizzare il controllo dei telai di tessitura. Il telaio era guidato in modo automatico nei suoi movimenti da una serie di fori praticati su una serie di schede di cartone. Nasce così la scheda perforata che serve a trasmettere ad una macchina le istruzioni necessarie al suo funzionamento. Il dispositivo di lettura delle schede era costituito da file di aghi che potevano attraversare solo dove c'erano i fori: i fili venivano così alzati automaticamente permettendo il passaggio della trama e il lavoro procedeva molto più in fretta, aumentando la produzione. La reazione alla diffusione di questi telai fu immediata: essi rischiavano di gettare in miseria i 4/5 della popolazione di Lione e conseguentemente il Consiglio della città né ordinò la distruzione. Tuttavia nel 1812 operavano in Francia telai a scheda ed essi si diffusero rapidamente in Germania, Italia, America e Cina. La Pascalina di Blaise Pascal La macchina di Giovanni Poleni L'Aritmometro di Charles Thomas 2 di 307

3 LA FONDAMENTALE ESPERIENZA DI BABBAGE L'idea di quello che oggi chiameremmo il primo vero computer venne nel 1834 a Babbage, che utilizzò un principio chiave dell economia: la divisione del lavoro. All'inizio Babbage voleva soltanto costruire una macchina in grado di compiere qualsiasi operazione aritmetica. Dalle sue nozioni di economia politica, sapeva bene che la divisione del lavoro governa l'organizzazione di qualunque cosa, dalla vita di casa, alla fabbrica, all'economia mondiale. Perciò, nel progetto della sua macchina aritmetica di utilizzo universale, la divisione del lavoro gli suggerì di cercare di non eseguire ogni funzione in ogni parte della macchina. In primo luogo Babbage aveva bisogno di un mezzo per immagazzinare i numeri: una memoria. A tale scopo utilizzò delle colonne perpendicolari di ottone composte a file di ruote dentate equidistanti, simili alle ruote numerate di una serratura a combinazione. I dettagli tecnici hanno poca importanza. Possiamo comunque considerare queste colonne di ottone a ingranaggi come delle scatole marcate per conservare i numeri. In secondo luogo aveva bisogno di un processore per fare i calcoli. Ma, per semplificare, e sempre in accordo col principio della divisione del lavoro, progettò che il processore non lavorasse sui numeri in memoria in ogni scatola, ma solo su quelli contenuti in due scatole speciali più vicine. In terzo luogo aveva bisogno di un mezzo con cui prelevare i numeri dalla memoria per inviarli al processore. A questo scopo inventò un marchingegno che poteva copiare un numero nelle due scatole speciali prelevandolo da una qualunque delle altre scatole, e viceversa. Grazie a questi tre componenti relativamente semplici, diventava così possibile mettere i numeri in memoria nella macchina, prelevarne due qualsiasi, effettuarvi dei calcoli, e rimettere in memoria il risultato. Dal momento che le scatole erano marcate (come una fila di cassette postali) la macchina sapeva sempre dove trovare ogni cosa. Senza questa intuizione sull'importanza della divisione del lavoro, la sua macchina non avrebbe potuto essere né pensata né costruita. E questo è il motivo per cui anche noi progettiamo i computer di oggi più o meno nello stesso modo, anche se le sue idee rimasero nell'oblio per cento anni. 3 di 307

4 Nonostante l idea della divisione del lavoro, il suo progetto di processore era abbastanza complicato, poiché in principio egli pensava di dover costruire dei componenti distinti della macchina per compiere le operazioni di addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione e tutti gli altri calcoli più complessi. Questo significava costruire migliaia di pezzi fatti a mano per ogni funzione complessa. A questo punto quasi rinunciò: sapeva di non essere in grado di costruire qualcosa di così complesso ed elaborato. Babbage però intuì che la moltiplicazione è solo una addizione ripetuta, che la divisione è solo una sottrazione ripetuta e che perfino la sottrazione poteva essere ricondotta all addizione. L inventore inglese fu inoltre il primo a capire che, oltre a saper sommare, una macchina universale di computazione deve unicamente essere in grado di controllare se un numero sia più grande di un altro, e ripetere le istruzioni ricevute. Noi possiamo sostituire qualsiasi computer, per quanto complesso sia, con un altro che sappia solo eseguire lunghe sequenze di tre semplici istruzioni: sommare, controllare e ripetere. Durante la progettazione della sua macchina Babbage ebbe anche un altra idea fondamentale: oltre a farle perforare piccole schede per mettere in memoria i numeri, diede alla sua macchina anche la capacità di perforare sulle schede le sue stesse istruzioni, e poi di poterle leggere e agire di conseguenza quando fosse necessario. Così la sua macchina poteva modificare il proprio comportamento dopo essere stata avviata. Babbage la chiamò "la macchina che si mangia la coda". Poiché Babbage poteva ridurre ogni operazione numerica a una lunga sequenza di poche operazioni semplici, si rese conto di non dover affatto costruire una serie di congegni complicati. Doveva solo costruire pochi semplici componenti, e poi escogitare il modo in cui tali componenti potessero portare a termine ogni calcolo mediante sequenze di poche operazioni costanti. La macchina poteva codificare queste sequenze sulle schede perforate, e poi leggerle ed eseguirle. Questa profonda intuizione permise a Babbage di semplificare enormemente il suo progetto di processore. Una macchina in grado di modificare il proprio comportamento durante il funzionamento era un'idea nuova nella storia del mondo. Nulla di simile a un tale congegno infinitamente riprogrammabile era mai esistito prima che Babbage lo evocasse, e da esso derivarono tutta una serie di conseguenze, prima fra tutte il fatto che la parte importante della sua macchina non era l'hardware (il mucchio caotico di ingranaggi in ottone che egli usò per costruirla), ma il software, cioè le schede perforate che le dicevano cosa fare. Il progetto conclusivo di Babbage possedeva tutte le principali componenti fisiche che noi identifichiamo in tutti i moderni computer: congegni per manipolare l'informazione (un processore), leggere l'informazione (un lettore di schede ), scrivere l'informazione (una stampante e un perforatore di schede), e ricordare l'informazione (colonne di ruote numerate e schede precedentemente perforate). Avrebbe avuto le dimensioni di una locomotiva, e l'aspetto di un fitto assemblaggio di strumenti di alta precisione, rotelle, ingranaggi di peltro e aste di ottone. Se fosse stato costruito, sarebbe stato il primo computer del mondo. Ma, purtroppo, il primo computer al mondo rimase per sempre irrealizzato poiché il governo britannico, dopo aver inizialmente finanziato il progetto di Babbage, si rifiutò di concedere altri finanziamenti poiché considerava assurda l idea che si potesse costruire una macchina che eseguisse un lavoro mentale. Ignorato dal suo paese, Babbage morì il 18 ottobre Da allora, la sua macchina nata morta giacque per circa un secolo a pezzi, dimenticata in polverose biblioteche. Solo recentemente, il 29 novembre 1991, la sua prima macchina (costruita coi mezzi disponibili nell'inghilterra vittoriana) compì il primo calcolo completo nel Museo della Scienza di Londra. Babbage avrebbe potuto costruire davvero la sua macchina nel XIX secolo: se lo avesse fatto, il mondo sarebbe cambiato per sempre. 4 di 307

5 La macchina analitica di Babbage Una delle sezioni della sua macchina L'INTUIZIONE DI TURING Alan Mathison Turing nacque a Londra nel Studiò al King's College di Cambridge e dal 1936 al 1938 operò alla Princeton University. Turing è stato uno dei padri per le ricerche e le realizzazioni nel settore degli elaboratori elettronici e più in generale dell'informatica e dell'intelligenza artificiale. Turing veniva considerato un Robison Crusoe della mente; infatti egli non dava niente per scontato e, per essere completamente autosufficiente, cercava continuamente dei modi per fabbricare cose comuni ( come diserbanti, mattoni, sapone, fluido detergente ) a partire da materiali di uso casalingo. Nel 1933 fu attratto da un difficile problema matematico, e riversò su questo la sua attitudine da naufrago, con un successo strepitoso. Non conoscendo il lavoro di Babbage, Turing partì da zero, come sempre, e definì una macchina astratta che possedeva le poche caratteristiche essenziali che abbiamo appena identificato nel progetto di Babbage. La sua macchina immaginaria era un computer in tutto e per tutto, tranne che per il nome; poteva cioè manipolare qualsiasi informazione definibile con precisione. In altre parole, poteva leggere, scrivere, ricordare ed elaborare qualunque informazione, proprio come il computer che Babbage non riuscì a costruire. Turing dimostrò che nessun manipolatore di informazioni, comunque fosse fatto e qualunque cosa sapesse fare, avrebbe potuto essere più potente della sua macchina astratta, dotata solo di queste semplici capacità. Altre macchine possono funzionare in modo più veloce o più economico, ma nessuna è in grado di fare di più, qualunque sia la serie di operazioni fondamentali che è capace di compiere. Una macchina di questo genere fu ed è attualmente chiamata macchina di Turing. Il matematico inglese fu uno dei primi a capire che se noi comprendiamo un processo abbastanza bene da saperlo descrivere esaustivamente a un computer, quest'ultimo è in grado di simulare il processo stesso (naturalmente questo esclude tutto quello che non comprendiamo globalmente, il che è quasi ogni cosa, purtroppo). Perciò, se riusciamo a descrivere completamente il funzionamento di qualunque macchina in una tabella di comportamenti (in tal caso fai questo, in tal altro fai quello), noi possiamo far sì che un computer simuli la macchina facendogli semplicemente seguire la tabella. Quindi se costruiamo qualcosa che fa tutto ciò che fa una macchina da scrivere o una lavatrice, essa lo diventa, e non conta a cosa somigli o ciò che avevamo in mente costruendola. 5 di 307

6 E poiché ciò che un computer fa cambia a seconda del programma in funzione, esso può diventare qualsiasi macchina noi siamo in grado di immaginare con precisione. Nel 1939 Turing andò a lavorare per il governo. Nel 1940 egli, insieme con altri scienziati inglesi, costruì un computer in grado di decifrare i messaggi cifrati tedeschi. Questo lavoro fu molto importante e contribuì non poco al successo degli alleati nella seconda guerra mondiale. Prima della fine della guerra Turing si rese conto che avrebbe potuto costruire una versione concreta della sua astratta macchina universale. Tutto ciò che gli serviva erano i finanziamenti. Come prima per Babbage, anche per Turing il governo stanziò dei fondi, ma in seguito, per l'ignoranza della burocrazia inglese, che non riusciva a vedere il vantaggio che poteva derivare dalla costruzione di una simile macchina, i finanziamenti gli furono negati. Praticamente privato della sua creatura, Turing non aveva più nulla per cui o contro cui lottare. Nel 1952 la giustizia inglese lo condanno per omosessualità, un peccato a quei tempi grave come l'incesto o la necrofilia, e fu obbligato alla castrazione chimica, per evitare la pena detentiva o la castrazione chirurgia. Il 7 giugno all'età di 42 anni, Turing si suicidò. Sempre fedele alla sua mentalità di Robison Crusoe, mangiò una mela che aveva precedentemente riempito di cianuro. I CALCOLATORI ELETTRO - MECCANICI Un grande passo in avanti per quanto riguarda l'innovazione tecnologia fu compiuto con l'invenzione del relè e il loro uso nei calcolatori del periodo che da meccanici divennero elettromeccanici. Una delle prime macchine costruite utilizzando i relè è stata la macchina tabulatrice di Herman Hollerith, che fu inizialmente costruita per analizzare i dati del censimento americano del 1880, ma che poi conobbe molte altre applicazioni. Egli utilizzò per introdurre i dati nella macchina un sistema di schede perforate simile a quello introdotto da Jacquard nel suo telaio, ma le sue dimensioni erano uguali a quelle di un dollaro e il numero delle colonne fu aumentato da 45 a 80. Le schede da leggere escono da un dispositivo e vengono trascinate sotto agli spazzolini di lettura che, a loro volta, vengono premuti contro il rullo di trascinamento. Una eventuale perforazione sulla scheda mette in contatto lo spazzolino relativo con il tamburo, l'impulso elettrico che ne deriva fa scattare il relè collegato mettendo così in movimento l'organo connesso. Le nuove "macchine meccanografiche" sono in grado di riprodurre i dati introdotti di classificarli, moltiplicarli e dividerli. Sulla scia del successo ottenuto, nel 1924 nasce una grande società dalla fusione della Hollerith's Tabulating Machine Company, con altre piccole aziende, che segnerà la storia dei calcolatori elettronici, la IBM, International Business Machines & Co La macchina tabulatrice Es. di scheda perforata: 6 di 307

7 Negli anni 30, mentre vengono effettuate parecchie installazioni di macchine tabulatrici a schede presso tutte le principali società industriali, continuano gli sforzi degli scienziati per costruire dei dispositivi che siano in grado di affrontare calcoli a velocità sempre maggiore. Sotto la spinta bellica l'ingegnere tedesco Zuse realizzò nel 1938 il primo calcolatore meccanico della storia lo Z1, cui seguirono nel 1939 lo Z2, che fu il primo calcolatore elettromeccanico, impiegava 2600 relè, e poi lo Z3, sempre elettromeccanico che operò per scopi bellici fino al crollo della Germania nazista. Lo Z3 eseguiva le quattro operazioni e le radici quadrate. Nel 1944, dopo sette anni di studio, viene realizzato da Howard H. Aiken, nell' Università di Harvard, il primo calcolatore elettromeccanico statunitense, il Mark 1, più veloce dello Z3, eseguiva, oltre alle quattro operazioni, anche i calcoli logaritmici, esponenziali e trigonometrici. Il calcolatore è guidato nel suo funzionamento da una serie di istruzioni rappresentate da fori su un nastro carta o su schede perforate oppure da interruttori azionati manualmente. Leggendo queste istruzioni e i dati introdotti mediante schede perforate, la macchina procede autonomamente senza alcun intervento dell'uomo e fornisce i risultati perforandoli su schede o su stampa per mezzo di macchine da scrivere elettriche. Chiamato familiarmente "Bessie", il Mark 1 è costituito da 78 moduli di calcolo, collegati da 800 chilometri di fili elettrici e contiene ben 3304 relè. I relè mettono in movimento organi meccanici, come accumulatori e contatori a ruote,pesa 5 tonnellate ed è capace di sommare due numeri di 23 cifre in 3 decimi di secondo o di moltiplicarli in circa 6 secondi; costava dollari. Il MARK 1 realiz.nei lab. IBM LA PRIMA GENERAZIONE Il momento propizio perché la tecnologia degli elaboratori si sviluppasse in modo veloce fu nell'immediato dopoguerra. All'origine del grande cambiamento, un piccolo congegno creato per la radio, la valvola, capace di accelerare in modo incredibile i processi di calcolo all'interno di un una macchina. Il 16 febbraio del 1946 entra in funzione l'eniac (Electronic Numerical Integrator And Calculator), il primo elaboratore della storia a non possedere parti meccaniche in movimento, ma solo circuiti elettronici. E' stato realizzato nei laboratori di ricerca balistica dell'esercito americano su progetto dell'ingegnere John Presper Eckert e del fisico John William Mauchly, entrambi 7 di 307

8 dell'istituto di ingegneria elettronica dell'università della Pennsylvania. L'ENIAC ebbe un costo complessivo di dollari e era composto da: valvole, resistori, condensatori e saldature; pesava 30 tonnellate, assorbiva una potenza di 175 Kwh. ed effettuava ca addizioni al secondo. L'ENIAC, non può però considerarsi un vero e proprio elaboratore, poiché non rispetta il modello di Von Neumann: i dati sono memorizzati su accumulatori, ma il programma da eseguire no, poiché dipende dal cablaggio interno. Infatti, prima di poter lavorare su un certo programma, l'eniac doveva essere preparato da un squadra di tecnici che per diversi giorni lavorava a collegare manualmente i circuiti elettrici necessari per quel programma. L'ENIAC restò in funzione fino al 1955 ed è attualmente esposto allo Smithsonian Institute di Washington. Da un progetto dello scienziato di origine ungherese John Von Neumann, entrano in funzione nel 1950, presso l'istituto di Studi Avanzati dell'università di Princeton, negli Stati Uniti, l'edvac (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), quello che è stato universalmente riconosciuto come il vero prototipo dei moderni elaboratori elettronici. Questa nuova macchina,è basata sul concetto di "programma memorizzato", cioè vengono registrati al proprio interno, nella "Memoria",non solo i dati su cui lavorare, ma anche le istruzioni per il suo funzionamento. In questo modo il calcolatore, durante il corso di una elaborazione, sulla base della analisi dei risultati intermedi, può saltare direttamente da una istruzione all'altra, eseguendo di conseguenza operazioni diverse, potendo così, secondo le varie necessità, risolvere problemi di tipo diverso. Il calcolatore diventa così "elaboratore", capace cioè di eseguire non solo operazioni aritmetiche ad alta velocità, ma di prendere decisioni logiche, previste da un programma creato dall'uomo, elaborando quindi qualsiasi tipo di informazione. La combinazione di queste due caratteristiche permette di alterare la normale sequenza delle istruzioni in base all'esito di un confronto: permette cioè di trasferire, all'interno della macchina, quelle funzioni di controllo che prima richiedevano un intervento esterno, facendo compiere quel salto di diversi ordini di grandezza alla "velocità di esecuzione" del calcolo ed alla sua "garanzia di correttezza", che erano state auspicate da Leibniz e delineate da Babbage. Gli studi teorici sugli elaboratori elettronici danno vita a una serie di prototipi isolati identificati con sigle come EDSAC, MADM, SEAC, UNIVAC, ecc. e questi elaboratori cominciano ad interessare anche l'industria. Quindi, dalla fase puramente sperimentale, si passa alla produzione in serie di queste macchine e quelle di maggior successo saranno l'univac ( UNIVesal Automatic Calculator) e la serie IBM Sistema. L' ENIAC L' EDVAC 8 di 307

9 Tubi a Vuoto ( Valvole ) e resistori LA SECONDA GENERAZIONE La seconda generazione di elaboratori elettronici è caratterizzata dalla quasi definitiva scomparsa delle valvole a vuoto e dalla loro sostituzione con il transistor (TRANsmit resistor). Inventato da tre scienziati della Bell Telephone Laboratories (John Barden ( ), Walter Houser Brattain ( ) e William Bradford Shockley ( ) ), esso soppiantò in breve tempo la valvola a vuoto poiché era nettamente più veloce e più piccolo di quest'ultimo, ma soprattutto era più affidabile e meno vorace di elettricità. Con l'impiego dei transistor e il perfezionamento delle macchine e dei programmi, l'elaboratore diventa più veloce e più economico e si diffonde in decine di migliaia di esemplari in tutto il mondo. Inoltre, forse sotto la spinta dell'introduzione di nuove tecniche di organizzazione e di direzione aziendale, gli elaboratori non sono più utilizzati in ambito contabile e statistico, ma anche in applicazioni più complesse che investono tutti i settori di attività. Il primo computer di seconda generazione prodotto su scala industriale nasce nel 1957, a dieci anni dall'invenzione del transistor. Il suo nome è "Modello 2002" ed è prodotto dalla Siemens. Fra i sistemi della seconda generazione ricordiamo inoltre l'ibm 1401 (dotato di transistor) che fu installato nel periodo che va dal '60 al '64 in più di centomila esemplari, il super computer IBM 7090 (con transistor e 1,2 Mbit di memoria ) installato in ca. 100 esemplari nei più importanti centri scientifici e l'unico tentativo italiano: l'elea 9003 della Olivetti, prodotto in 110 esemplari. Di notevole importanza è stata anche l'introduzione dell' elaboratore elettronico per il controllo automatico dei processi industriali nella raffineria Texaco di Port Arthur. L'elaboratore raccoglieva i dati da vari strumenti di misura disseminati lungo l'impianto, analizzava i dati e li confrontava con quelli contenuti in memoria, che rappresentavano lo standard di qualità dei prodotti. L'elaboratore segnalava anche le varie anomalie e forniva in tempo utile i suggerimenti per risolverle. Un sistema del genere aveva all'incirca un costo di dollari ma questo poi scese 9 di 307

10 drasticamente con il ricorso ai circuiti integrati ( dollari ) e con il ricorso al microprocessore (3.000 dollari). Il notevole sviluppo degli elaboratori e delle loro applicazioni non è dovuto soltanto alle caratteristiche della CPU, ma anche ai continui miglioramenti apportati alle memorie ausiliarie e alle unità per l'immissione e al emissione di dati. Le memorie a dischi, mediante una serie di testine a pettine, sono capaci di registrare decine di milioni di lettere o cifre. Accanto ai dischi collegati con l'unità centrale, si introducano delle unità in cui le pile di dischi sono mobili e possono essere facilmente sostituite con un'altra pila in pochi secondi, portando così la capacità di memorizzazione ad una soglia praticamente illimitata. Gli elaboratori della seconda generazione sono caratterizzati anche dalla presenza di uno speciale dispositivo per lo smistamento dei dati al loro interno che permette loro di sovrapporre diverse operazioni, cioè contemporaneamente di leggere e perforare schede, di eseguire calcoli e prendere decisioni logiche, di scrivere e leggere su nastri magnetici. Nascono nei primi anni '60 anche le unità terminali, speciali elaboratori con il compito di trasmette i dati all'elaboratore centrale che si trova a centinaia di Km di distanza tramite le linea telefonica. L'IBM 1401 : L'ELEA 9003 della Olivetti: LA TERZA GENERAZIONE La terza generazione di elaboratori ( intorno agli anni '60 ) è caratterizzata da macchine più veloci, più affidabili, di dimensioni ridotte e meno costose, grazie all'introduzione del circuito integrato (IC), frutto di una avanzata sperimentazione nel campo dell'elettronica, della fisica e della chimica. Le prime macchine basate su questa tecnologia che si affacciarono sul mercato furono quelle della serie 360 della IBM, che riuscì ad installarne oltre trentamila esemplari in tutto il mondo. La serie 360 era prodotta in 12 modelli che si differenziavano per velocità e capacità di memoria ed era caratterizzata dalla modularità, che permetteva l'espansione del sistema grazie all'aggiunta di moduli supplementari. I circuiti integrati aumentarono la velocità degli elaboratori di ca volte, tanto che essi potevano eseguire una operazione in un tempo dell'ordine di grandezza di un miliardesimo di secondo. Questo incremento di velocità impose anche l'adozione di speciali accorgimenti per accelerare gli altri componenti dell'elaboratore come ad esempio la memoria a nuclei magnetici, alla quale fu aggiunta una memoria di transito per favorire un rapido accesso dei dati verso la CPU. 10 di 307

11 Con l'avvento del circuito integrato, gli elaboratori vengono progettati per essere ampliati nel tempo tramite la semplice aggiunta di moduli. Questo permette di adeguare in ogni momento la macchina a qualsiasi tipo di applicazione e a qualsiasi mole di dati. Al fine di gestire il coordinamento delle varie parti di un calcolatore, vengono creati dei programmi che hanno il solo scopo di far funzionare la macchina, senza nessun altro compito specifico. Nasce il sistema operativo ( Nel 1965 verrà completata la prima versione dello UNIX ). Oltre al sistema operativo, vengono creati anche altri linguaggi di programmazione come l'apl ( A Programming Language ), che consente di interrogare l'elaboratore e il PL/1 (Programming Language 1) che permette di risolvere problemi sia scientifici che commerciali. Questi nuovi linguaggi vengono sviluppati tenendo conto dei nuovi concetti di multiprogrammazione e di timesharing, che permettono di elaborare più programmi contemporaneamente, consentendo così l'uso del calcolatore a più utenti. IBM 360 valvola, Diff. di dimensioni tra transistor e IC LA QUARTA GENERAZIONE La quarta generazione di elaboratori è contrassegnata dall'utilizzo del microprocessore, che rende il calcolatore ancora più veloce, affidabile e a basso costo. L'impegno maggiore nella ricerca e progettazione dei processori è venuto dalla Bell Telephone, una società sempre all'avanguardia nello sviluppo di nuove tecnologie elettroniche. Alcuni scienziati provenienti da questi prestigiosi laboratori fondarono la Fairchild Semiconductor Co. (1957). Nel 1968 Goordon Moore e Robert Noyce abbandonarono la Fairchild e fondarono la Integreted Electronics, meglio conosciuta come Intel. In quel periodo la Intel, per la costruzione di un microcalcolatore integrato per una calcolatrice da tavolo, realizzò un prototipo di processore a 4 bit, il 4004, formato da 2300 transistor e capace di compiere operazioni al secondo. La sua frequenza massima era di 768 khz. Questo processore si rivelò ben presto poco potente ed inadeguato per calcoli di uso generalizzato e fu quindi sostituito da un tipo più evoluto, l'8008 ( transistor ) ad 8 bit, che ancora, però, non riusciva a raggiungere velocità abbastanza elevate.sulla scia del successo ottenuto con l'8008, a 11 di 307

12 distanza di un anno, la Intel realizzò ed immise sul mercato l'8080 ( transistor ). Contemporaneamente anche altre aziende produttrici di circuiti integrati si diedero alla ricerca nel campo dei microprocessori, come la Motorola che realizzò il 6800.Sulla spinta della evoluzione la Intel continuò a realizzare chip a otto bit: dall'8085 e l'8048 fino ai più recenti 8088 e 8086 ( transistor ), a 16 bit. ( Questi ultimi microprocessori vennero realizzati a frequenze di 4, MHz ). Nel 1976 apparve anche il primo vero e proprio Personal Computer: esso venne progettato da due giovani, Jobs e Wozniak, e venne chiamato Apple I. Esso, non veniva venduto completo, ma in scatole di montaggio, per la mancanza di fondi da parte dei due giovani per provvedere all'assemblaggio. In seguito essi costruirono l'apple 2 ( 1977 ) e alla fine di quell'anno avevano un fatturato di $ In questo periodo anche il software subì un netto miglioramento, grazie soprattutto all'opera di due Giovani Paul Allen e William Gates che svilupparono il linguaggio di programmazione BASIC e l'ms-dos, il sistema operativo attualmente usato dal 90 % dei PC nel Mondo. Negli anni '80, '90 c'è stata un impennata ancora maggiore nello sviluppo di nuovi microprocessori, di nuove periferiche e di nuove applicazioni. Per quanto riguarda i microprocessori, essi hanno avuto una vera e propria impennata nella miniaturizzazione soprattutto grazie all'invenzione dei transistor MOS ( metal oxide semiconductor ). Per quanto riguarda i microprocessori ricordiamo: nel 1982 con transistor con registri a 16 bit nel 1985 con transistor con registri a 32 bit nel 1989 con transistor Pentium nel 1993 con transistor con registri a 64 bit Pentium Pro nel 1995 con di transistor Pentium MMX nel 1996 con transistor con registri a 64 bit Pentium II nel 1998 con transistor con registri a 64 bit Pentium III nel 1999 con ca di transistor con registri a 128 bit Per quanto riguarda le periferiche ricordiamo: L'avvento del floppy Disk da 3.5'' costruito dalla Sony L'invenzione dei dispositivi di memorizzazione ottica CD-ROM (1984)e DVD-ROM (1995) L'invenzione delle stampanti laser e ink-jet Il progressivo miglioramento della capacità di Hard Disk e della velocità di modem e reti. Per quanto riguarda il software, ci sono state innumerevoli innovazioni, ma le principali sono sicuramente l'introduzione di Ms-Windows (la prima versione risale al 1985, ma il boom c'è stato con la versione 3.0 del 1990 ), lo sviluppo del sistema operativo Linux, l'introduzione delle varie suite software e lo sviluppo di linguaggi di programmazione ad oggetti (Visual Basic, Visual C, Visual Java, ecc. ). Il settore informatico è in continua crescita e per quanto riguarda il futuro si può citare la sempre valida legge di Moore, secondo la quale ogni diciotto mesi, a parità di dimensioni, il numero dei transistor nei chip raddoppia. Oggi l'elaboratore elettronico viene usato in tutti i campi nonostante: 12 di 307

13 Nel 1943 Watson, della IBM disse: "Ritengo che il mercato mondiale possa avere bisogno al massimo di cinque computers" Nel 1977 Olsen, presidente della Digital, disse: "Non c'è nessun motivo che una persona abbia un Pc in casa". Gli uomini che hanno fatto la storia del computer nell'ultimo ventennio: TUBIA VUOTO O VALVOLE TERMOIONICHE I tubi a vuoto sono ampolle di materiale dielettrico (di solito vetro) che presentano al loro interno un catodo e un anodo fra i quali avviene passaggio di elettroni. L emissione di elettroni da parte del catodo avviene per mezzo termico, ossia il catodo, portato ad alta temperatura, emette elettroni per lo stesso fenomeno che porta all evaporazione delle molecole di un liquido. Infatti gli elettroni che alla superficie del metallo si muovono più velocemente superano un dislivello di potenziale ed escono dal metallo ("evaporano"). Questo effetto prende il nome effetto termoionico. Il riscaldamento del catodo avviene per via elettrica e può essere diretto o indiretto. Nel primo caso si applica una differenza di potenziale direttamente al catodo attraverso due reofori che escono dall ampolla (la corrente circolante provoca riscaldamento del catodo per effetto Joule), mentre nel secondo caso il catodo ha la struttura di un tubicino dentro cui è posta una resistenza elettrica che riscalda il catodo stesso. Di solito l anodo ha forma cilindrica allungata e il catodo è posto al suo interno, così viene facilitata la raccolta da parte dell anodo degli elettroni emessi dal catodo. Un dispositivo del genere svolge una funzione molto interessante: Se fra catodo e anodo non c è d.d.p., non circola corrente: gli elettroni emessi ritornano al catodo poiché richiamati dalle cariche positive che essi vi hanno abbandonato. Se fra anodo e catodo c è una d.d.p. negativa ( il catodo è a potenziale superiore a quello dell anodo), a maggior ragione non circola corrente poiché il campo applicato stesso spinge gli elettroni verso il catodo Se fra anodo e catodo c è una d.d.p. positiva ( il catodo è a potenziale inferiore a quello dell anodo), gli elettroni emessi possono finire sull anodo, facendo circolare corrente sui due reofori che escono dall ampolla e che sono collegati al catodo e all anodo. Il tubo a vuoto acquista allora la funzione di valvola termoionica ( da cui deriva la primitiva denominazione del tubo a vuoto) che apre e chiude il circuito elettrico, interrompendo o meno la corrente, in dipendenza del potenziale applicato all anodo. 13 di 307

14 Per d.d.p. elevate il passaggio dall anodo al catodo avviene per tutti gli elettroni, mentre per d.d.p. più limitate, solo gli elettroni emessi con maggiore energia giungono al catodo. Quindi la corrente circolante dipende dalla d.d.p. secondo il grafico: Struttura di un tubo a vuoto: Il diodo, utilizzato anche come raddrizzatore di corrente (per trasformare corrente alternata in corrente continua, è stato il capostipite di una serie di dispositivi elettronici, fra i quali abbiamo il triodo. Il triodo, che equivarrebbe ad un diodo in cui tra l'anodo e il catodo è presente una griglia con potenziale variabile, ha l'importante funzione di amplificatore. Infatti la griglia, a potenziale diverso dal catodo, modifica il campo esistente tra anodo e catodo, respingendo gli elettroni verso il catodo (se il potenziale della griglia è minore rispetto a quello di quest'ultimo), spingendoli verso l'anodo se il potenziale della griglia è maggiore di quello del catodo. Questo provoca una diminuzione o un aumento della corrente circolante, e conseguentemente una diminuzione o un aumento della differenza di potenziale ai capi di un resistore collegato in serie all'anodo. Storia dell'invenzione La valvola termoionica è stata brevettata per la prima volta nel 1904 dall'ingegnere britannico Sir John Ambrose Flemming ( ) dell'university College di Londra. Essa sfruttava il 14 di 307

15 famoso effetto Edison che il grande inventore americano non riuscì a tramutare in qualcosa di concreto dopo averlo scoperto nel La prima valvola è un perfezionamento delle cosiddette lampade a piastrina metallica utilizzate da Edison nei molti e infruttuosi esperimenti realizzati. Nonostante i numerosi esperimenti realizzati da Flemming per perfezionare la valvola come ricevitore radio per la Compagnia Marconi, dalla quale l'ingegnere britannico era stato assunto come consulente, egli non riuscì ad ottenere i risultati sperati. Bisognerà attendere le modifiche che un oscuro dilettante americano, Leo De Forest apporterà al progetto originale per ottenere la prima valvola di uso universale. Le modifiche di Leo de Forest furono quelle che portarono alla realizzazione del triodo. I TRANSISTOR Così come il carbone è stato il motore della prima rivoluzione industriale, la scoperta dei semiconduttori ha permesso il realizzarsi della "rivoluzione elettronica". La loro caratteristica fondamentale è quella di avere un grado di resistività intermedio tra i conduttori e gli isolanti. La caratteristica che ha reso i semiconduttori elementi ideali per le applicazioni elettroniche è la possibilità di controllare il loro grado di resistività o di conduttività tramite il drogaggio, cioè l aggiunta di impurità che modificano la composizione dell elemento base. Il semiconduttore più utilizzato, anche perché presente in quantità quasi illimitata nella superficie terrestre, è il silicio. I semiconduttori sono infatti alla base dei transistor, i quali sono formati da due giunzioni p-n ravvicinate. Le giunzioni p-n sono formate dall unione di due tipi di silicio drogati in maniera diversa: Il silicio di tipo "p", in cui l impurità, costituita da boro e indio, rende disponibile una lacuna (portatrice di carica positiva). Il silicio di tipo "n" in cui l impurità, costituita da arsenico e fosforo, liberano un elettrone (particelle portatrici di carica negativa). Il fenomeno avviene perché il silicio ha 4 elettroni nella sua orbita più esterna, mentre il fosforo ne ha 5. Quindi se il silicio puro viene drogato con lo 0,001 % di fosforo, ogni atomi si avrà un elettrone in più di quanti se ne avrebbero se il silicio fosse stato puro. Schematicamente: 15 di 307

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17 Ponendo due giunzioni p-n a breve distanza si può realizzare un dispositivo che emula in qualche modo il comportamento del triodo a vuoto, che costituisce la base di circuiti amplificatori e di micro-interruttori; questo dispositivo prende il nome di transistor bipolare. Il transistor bipolare è composto da una sottile regione n inserita tra due regioni p. La regione intermedia n viene chiamata base del transistor, mentre le due regioni p vengono chiamate rispettivamente emettitore e collettore. La concentrazione di lacune nell emettitore è maggiore della concentrazione di elettroni nella base. Se applichiamo una piccola d.d.p. tra emettitore e base in polarizzazione diretta, e una d.d.p. maggiore tra base e collettore in polarizzazione inversa, abbiamo un flusso di elettroni dalla base all emettitore e un flusso di lacune tra l emettitore e la base, mentre fra base e collettore non vi è passaggio di elettroni né di lacune. ( per la spiegazione di questo fenomeno rifarsi alle figure precedenti ). Tuttavia, se la base è sufficientemente sottile, nell ordine di qualche micrometro, le lacune che vi penetrano dall emettitore possono giungere alla seconda giunzione prima di ricombinarsi: qui passano facilmente al collettore. Quindi una piccola d.d.p. fra emettitore e base può controllare una consistente corrente fra emettitore e collettore, proprio come nel triodo a vuoto avveniva con una piccola d.d.p. tra la griglia e il catodo. Però il transistor presentava molti vantaggi rispetto alla valvola, tra i quali abbiamo: minor costo e ingombro maggior affidabilità minor assorbimento di energia elettrica IL TRANSISTOR MOS Oltre ai transistor bipolari, esistono anche transistor ad effetto di campo, detti anche transistor unipolari. I transistor ad effetto di campo, come ad esempio il MOS, è ampiamente utilizzato come interruttore e ciò ha permesso la realizzazione di circuiti integrati logici ad altissima scala di integrazione, comprendenti più di milioni di transistor su una sola piastra di silicio. I MOS hanno inoltre soppiantato i transistor bipolari nelle applicazioni come interruttori di potenza ad alta velocità: infatti mentre un transistor bipolare impiega un tempo dell ordine di grandezza dei microsecondi per interrompere una corrente di svariati Ampere, un MOS compie la stessa operazione in un tempo 100 volte inferiore. Schema di un transistor MOS: Un transistor MOS è costituito da un blocco di silicio drogato di tipo "p", in cui sono ricavate due zone separate di tipo "n", che costituiscono il Source (S) e il Drain (D). La zona tra S e D è la sede del canale di conduzione di cariche. Al di sopra del canale viene depositato un sottile strato di isolante e sopra viene depositato un elettrodo metallico che costituisce il Gate ( dispositivo di controllo ). Se il gate viene lasciato a potenziale zero, non vi è passaggio di corrente, mentre se viene reso sufficientemente positivo rispetto al source, il campo elettrico che si forma riesce ad attirare abbastanza elettroni nella zona sotto il gate, inducendo un canale n che collega S e D, permettendo così il passaggio di corrente. 17 di 307

18 I CIRCUITI INTEGRATI Il transistor è alla base di tutti i circuiti elettronici attuali; infatti i chip presentano al loro interno migliaia di transistor miniaturizzati. I computer dalla terza generazione in poi sono caratterizzati da una continua implementazione della miniaturizzazione dei circuiti, in modo da aumentare la velocità di esecuzione delle istruzioni e in modo da diminuire il peso e l ingombro. La prima fase di questo processo di miniaturizzazione è stata quella dell invenzione del circuito integrato (IC). La sua invenzione risale al 1958 ad opera di un ingegnere americano appena assunto dalla Texas Instruements, Clair Kilby. Egli riuscì per la prima volta a combinare su una sola piastrina di materiale semiconduttore (silicio cristallino) le funzioni delle bobine, dei transistor, dei diodi, dei condensatori e dei resistori con i relativi collegamenti elettrici. Alla realizzazione dei vari componenti elettronici su una singola piastrina si arriva dopo numerosi passaggi: 1. Innanzitutto viene realizzato un cilindro di silicio cristallino che poi viene tagliato in fette da 500 micron di spessore 2. Il disco di silicio ( wafer ) viene ossidato tramite la vaporizzazione di ossigeno e silicio allo stato gassoso alla temperatura di 1100 C 3. Sul disco ossidato così ottenuto viene spalmata una resina fotosensibile 4. Sul wafer viene posta una maschera con riprodotto il circuito elettrico e il tutto viene esposto a raggi ultravioletti. In tal modo, seguendo una tecnica simile a quella fotografica, viene impresso sul wafer lo schema del circuito 5. La fotoresina e la patina ossidata viene poi lavata via con acquaforte, lasciando così scoperto, in corrispondenza dei circuiti, il silicio del wafer. 6. A questo punto avviene il drogaggio del silicio, con atomi di boro per il silicio di tipo p o di arsenico per il silicio di tipo n. Gli atomi di questi gas penetrano solo nel silicio puro. 7. In seguito vengono creati gli elettrodi vaporizzando alluminio ( attualmente comincia ad essere utilizzato il rame ) con elettroni. 8. Infine i vari chip ( da un wafer si ottengono ca. 200 chip ) vengono tagliati con una punta di diamante e controllati. Quelli funzionanti andranno assemblati nel definitivo circuito integrato. 18 di 307

19 Fase 1: Fase 3-4 : Fase 6: Fase 2: Fase 5: Fase 7-8 : Storia dell'invenzione Il circuito integrato fu invece ideato da dall'ingegnere americano Jack St.Clair Kilby (nato 1923) della Texas Instruments di Dallas nell'estate del L'invenzione 19 di 307

20 fu ufficialmente annunciata il 12/09/1958. Per un certo tempo la paternità dell'invenzione fu però incerta tra Kilby e il fisico Robert Noyce ( ) della FairChild Semiconductor e fondatore della Intel che nel gennaio del 1959 giungerà indipendentemente da Kilby alle stesse conclusioni e brevetterà l'idea nel Il progetto di Noyce sarà un perfezionamento di quello di Kilby e consisterà in un processo di diffusione planare a partire dal silicio monocristallino mediante processi fotografici. Una curiosità: se la comunità scientifica è unanime nell'attribuire ad entrambi i ricercatori l'invenzione del transistor, solo Kilby sarà ammesso nella Sala d'onore degli inventori nazionali insieme a Edison, Ford, Shockley, i fratelli Wright e pochi altri. Proprietà Chimiche del Silicio Proprietà Silicio cristallino Silicio Amorfo Eg 1,1 ev 1,7 ~ 1,8 ev Resistività Intrinseca ~ 10 4 Ωcm ~ Ωcm Resistività drogato(p,n) Fino a 10-3 Ωcm Fino a 10 2 Ωcm Distanza di Legame Distanza cristallina ~ distanza cristallina Angoli di Legame ~ 109 (tetraedrico) variaz. <10% ang. tetraedr. 20 di 307

21 Architettura di un Computer Possiamo ritenere che un computer comprenda i seguenti elementi: Memorie RAM, ROM, Cache Bus di comunicazione (tra cui i bus di dati, di indirizzi e di controllo per le memorie e il bus di I/O per le periferiche) Controllore di periferiche (Controller). Le periferiche controllate sono Hard Disk, CD-R O M, Scanner, unita' di Back -up (ad esempio ZIP IOMEGA). Unità centrale di processo (CPU) Direct Memory Access (DMA) Circuiti di Temporizzazioni (Clock) Circuiti di Interrupt BIOS Fig.1 mostra un'architettura molto semplificata del calcolatore in cui sono presenti alcuni tra gli elementi fondamentali. Bus di controllo Bus di indirizzi C P U RAM ROM Bus di dati Controller dischi, CD-R O M, etc. Connettori Periferiche I/O Bus di I/O Fig.1 - Schema a Blocchi di un Computer 1 21 di 307

22 a.a.2002/2003 Essi sono: la CPU, le memorie RAM e ROM, i bus di dati, di indirizzi e di contro llo per le memorie e il bus di I/O per le periferiche, i connettori per le periferiche di I/O e il controller per i dischi rigidi (hard disk) e per speciali periferiche di I/O (scanner, CD-ROM, etc.). 1.Circuiti di Temporizzazioni (Clock) I circuiti di temporizzazioni permettono di generare un segnale ad onda quadra caratterizzata da una particolare frequenza. Si tratta di un segnale che commuta continuamente da un livello basso ad uno alto, molti milioni di volte al secondo. La Fig.2 mostra un esempio di tale segnale. T tempo Fig.2 Esempio di Segnale di Clock Per ogni ciclo, i circuiti interni del processore eseguono una operazione o parte di una operazione o piú operazioni a seconda di come sono stati disegnati. In altri termini, il clock sincronizza l'esecuzione di tutte le operazioni all'interno del computer e consente di trasferire dati e segnali in modo corretto alle varie componenti del circuito. Il megahertz (MHz) è l'unità di misura della frequenza (o velocità del clock) alla quale il processore funziona; indica quanti milioni di oscillazioni al secondo (1 oscillazione al secondo = 1 hertz [Hz]) sono generate dal clock. Nella figura T e il periodo con cui si ripete il segnale mostrato. La sua frequenza sarà allora f=1/t Hz. Ogni area del PC che contiene un processore o un microcontrollore e che esegue una attivitá specifica governata da un software necessita di un clock, che puó essere generato in loco o dipendere dal clock principale. In generale il clock é prodotto da un apposito circuito integrato, la cui oscillazione é controllata da un cristallo di quarzo. Il cristallo di quarzo garantisce una elevata stabilita nel tempo e con il variare della temperatura ed una grande precisione nel valore della frequenza prodotta, quanto meno possibile i n f l u e n z ato dalla temperatura e dall' invecchiamento di 307

23 a.a.2002/2003 La tendenza attuale é quella di realizzare circuiti integrati particolari, studiati specificamente per questo impiego, contenenti sintetizzatori di frequenza programmabili, in grado di generare piú valori di cl ock da un solo quarzo. In generale il quarzo di partenza é il MHz ; é stata scelta questa frequenza "strana" solo per il motivo che questo quarzo ha accompagnato il PC dalla sua nascita in quanto indispensabile per alcune temporizzazioni e quindi, trattandosi di un prodotto molto diffuso e costruito in milioni di pezzi, é anche estremamente economico oltre che ben collaudato. In linea di massima i sintetizzatori piú recenti, partendo dal quarzo a MHz, generano le frequenze base di 50, 60, 66 e 100MHz, tipiche dei processori Intel. Giá a partire dalle CPU 486, é diventato comune avere per il processore un clock piú elevato di quello generale del sistema, moltiplicandolo per un fattore variabile da 1.5 in su all'interno della CPU stessa. Questo é possibile perché la struttura interna del chip puó essere progettata senza difficoltá in modo tale da poter operare con valori di clock molto piú elevati di quelli possibili al resto del circuito. La cosa é ovviamente vantaggiosa, in quanto piú veloce é il clock, piú breve é il tempo necessario per svolgere la serie di cicli che compongono una istruzione del software o una attivitá interna del processore; piú clock, piú velocitá e quindi piú prestazione del sistema. É ovvio che questo beneficio si estende solo all' interno della CPU, ovvero all'unitá logico - aritmetica (ALU), al coprocessore matematico (FPU), ai registri interni ed alla cache interna alla CPU (chiamata cache di livello 1 o L1) e non interessa le altre parti del circuito del PC, se non ind irettamente, attraverso le linee di controllo e di scambio dati del processore. 2.Memorie RAM, ROM, Cache La memoria è essenziale in un computer perché grazie ad essa è possibile mantenere dati e programmi. La durata del mantenimento dipende dal tipo di memoria, e può essere permanente o legato alla presenza di corrente. L'unità elementare che una memoria riesce a mantenere è il bit. Lo schema di funzionamento di base per la memorizzazione di un bit prevede la presenza di un bus di indirizzi, un bus di controllo ed un bus di dati. La Fig.3 mostra lo schema di funzionamento di una memoria elementare che memorizza m bit (dove m è un numero intero maggiore di 0). Il bus degli indirizzi permette di specificare quale bit tra gli m disponibili nella memoria si vuole leggere o sovrascrivere. Il bus degli indirizzi è generalmente composto da n fili, dove ogni filo 3 23 di 307