Come funziona un computer e cosa c'è dentro?

I computer si sono evoluti da semplici dispositivi a un punto fermo del 21° secolo in pochi decenni. Ma nonostante sia una tecnologia relativamente nuova, la maggior parte delle persone non ha idea di come sia un semplice rettangolo, abbastanza piccolo da adattarsi il tuo zaino: è in grado di fare qualsiasi cosa, dalla matematica complessa alla riproduzione di video, audio e corsa sofisticata Software.

Quindi, come funziona un computer e quali componenti sono necessari per realizzarne uno?

Cos'è un computer?

Un computer è un dispositivo elettronico programmabile in grado di elaborare informazioni. Composti da hardware e software, i computer operano su due livelli: ricevono i dati attraverso un percorso di input, live o tramite un'unità di memorizzazione digitale, e inviano un output.

I computer moderni non dovrebbero essere confusi con l'occupazione obsoleta dei computer nel XIX secolo. Sebbene entrambi eseguano calcoli matematici lunghi e noiosi e elaborano le informazioni, uno è una persona e l'altro è una macchina.

Come funziona un computer?

Un computer elabora l'input per produrre l'output desiderato, ma come fa una macchina a superare il cervello umano?

I computer convenzionali non cercano di imitare il cervello umano. Invece, eseguono i comandi in sequenza, con i dati che si spostano costantemente dall'input e dalla memoria al processore del dispositivo. I computer neuromorfici, d'altra parte, elaborano i dati contemporaneamente, rendendoli più veloci, efficienti dal punto di vista energetico e più vicini alla struttura del cervello umano.

Nel complesso, un computer funziona in quattro fasi:

1. Ingresso: L'input è i dati prima dell'elaborazione. Proviene da mouse, tastiera, microfono e altri sensori esterni.
2. Magazzinaggio: L'archiviazione è il modo in cui il computer conserva i dati di input. Il disco rigido viene utilizzato per l'archiviazione di dati a lungo termine e di massa, mentre il set di dati per l'elaborazione immediata viene archiviato temporaneamente nella memoria ad accesso casuale (RAM).
3. in lavorazione: L'elaborazione è dove l'input viene trasformato in output. La Central Processing Unit (CPU) del computer è il suo cervello. È responsabile dell'esecuzione delle istruzioni e dell'esecuzione di operazioni matematiche sui dati di input.
4. Produzione: L'output è il risultato finale dell'elaborazione dei dati. Può essere qualsiasi cosa, da immagini, video o contenuti audio, anche le parole digitate utilizzando una tastiera. Puoi anche ricevere l'output tramite una stampante o un proiettore anziché direttamente tramite il tuo dispositivo.

I componenti hardware di un computer

Più semplice è il compito che un computer deve eseguire, più facile è costruirlo. Ecco perchè computer più vecchi sono semplicistiche rispetto alle loro controparti moderne, con capacità limitate.

I componenti hardware sono tutto ciò che puoi toccare e vedere fisicamente in un computer, inclusi tutti i dispositivi di input e output da tastiere, microfoni e mouse a schermi e altoparlanti.

L'hardware è anche le parti di elaborazione fisica come memoria, CPU, scheda grafica, scheda audio, RAM e scheda madre, che svolgono tutte un ruolo importante nei computer contemporanei.

Scheda madre

La scheda madre è l'hub di comunicazione principale tra i componenti hardware del computer. È il circuito principale in cui tutto deve connettersi fisicamente, tranne quelli che si basano su Bluetooth o Wi-Fi. Senza una scheda madre, è impossibile avere un computer moderno funzionante.

processore

Se la scheda madre è l'hub di comunicazione, la CPU è il direttore delle comunicazioni. Riceve e interpreta l'input e le istruzioni e invia segnali ad altri componenti su cosa fare esattamente con i dati per l'output desiderato. Più core ha una CPU, più operazioni può eseguire contemporaneamente.

RAM

La RAM è l'assistente principale della CPU. Invece di dover pescare dati in un'unità di archiviazione considerevolmente grande, la RAM memorizza i dati utilizzati dal sistema operativo, da qualsiasi software in esecuzione e dall'input in ingresso. Maggiore è la capacità della RAM, più pesante è il software che può eseguire senza rallentare il dispositivo.

HDD/SSD

HDD sta per Hard Disk Drive. È il componente che archivia in modo permanente i tuoi file multimediali e le tue app, incluso il sistema operativo (OS). Variano in dimensioni e prestazioni da poche centinaia di gigabyte (GB) a diversi terabyte (TB).

Potresti anche incontrare Solid State Drives (SSD), che sono un altro tipo di hardware di archiviazione. SSD e HDD sono utili per cose diversee molti utenti combinano le unità per massimizzare le prestazioni.

Unità di elaborazione grafica

L'Unità di elaborazione grafica (GPU) è dedicata all'elaborazione di immagini visive sul tuo computer. Le potenti GPU sono essenziali per il rendering di immagini e grafica di alta qualità o per giocare ai videogiochi. L'elaborazione grafica può essere composta da componenti propri o integrata con la CPU.

Scheda audio

Schede audio sono responsabili del trattamento dei dati uditivi e dell'invio ai vostri relatori. Allo stesso modo, la scheda audio può essere un suo pezzo separato o integrata con la CPU.

I componenti software di un computer

I computer moderni utilizzano una combinazione di componenti hardware e software che lavorano insieme per elaborare input e output complessi.

Il software è una raccolta pre-scritta di istruzioni che dice al tuo computer cosa fare. È un programma digitale, non un componente fisico che può essere visto quando si apre il coperchio di un computer o laptop.

E, come l'hardware del tuo computer, diversi tipi di software svolgono ruoli diversi nel funzionamento del tuo computer.

Firmware

Il firmware è il punto in cui il confine tra hardware e software diventa sfocato. È un software che è fisicamente inciso in un pezzo di hardware.

Il firmware è la prima cosa che si avvia tuo computer quando lo accendi, un semplice programma che indica al tuo computer di avviare il sistema operativo. Senza di esso, il tuo computer non avvierà il tuo sistema operativo o altri componenti e rimarrai bloccato con hardware con cui non puoi comunicare.

Sistema operativo (SO)

Un sistema operativo è un software che gestisce le risorse hardware e software del computer. Allo stesso modo, senza un sistema operativo, non puoi comunicare con il tuo computer nemmeno usando i tuoi dispositivi di input.

Il futuro dei computer

I computer che seguono il modello di elaborazione sequenziale diventeranno solo più economici, più piccoli, più veloci e più efficienti. Tuttavia, la progettazione e l'architettura dei computer convenzionali stanno raggiungendo il limite. Invece, puoi aspettarti un aumento dell'architettura informatica moderna che non fa affidamento prima sulla tecnologia progettato oltre 50 anni fa, dalla prospettiva dei computer neuromorfici al più accessibile Quantum computer.

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