ECDL COMPUTER ESSENTIALS – le memorie del computer

Alla pagina del blog dal titolo “ECDL COMPUTER ESSENTIALS – hardware e periferiche” abbiamo detto che il computer si compone di due parti: una parte hardware e una parte software.

Prima di parlare nel dettaglio della parte software, cerchiamo di capire meglio come funziona un computer. Ossia che cosa accade al suo interno quando riceve una istruzione.

ECDL COMPUTER ESSENTIALS - funzionamento del pc e sue memorie
ECDL COMPUTER ESSENTIALS – funzionamento del pc e sue memorie

Precedentemente (alla pagina del blog dal titolo “ECDL COMPUTER ESSENTIALS – introduzione“) si è data la definizione di computer. Si è detto che il computer è una macchina elettronica in grado di ricevere istruzioni e dati in entrata (dati di INPUT, cioè “dati di immissione”), di elaborarli, e di restituire sulla base di tali elaborazioni istruzioni e dati in uscita (dati di OUTPUT, cioè “dati di emissione”).

Si è anche detto che dentro il computer si trova il “processore” (o CPU, cioè “Central Processing Unit”). Il processore è il cervello del computer: è lui che riceve queste istruzioni/dati in entrata, li elabora, e restituisce le istruzioni/dati in uscita. La “velocità” con cui la CPU esegue queste operazioni viene misurata in GHz (l’Hertz è una misura di frequenza). Oggigiorno un buon processore ha una frequenza uguale o superiore a 2 GHz. Valori inferiori a questo denotano un processore già un po’ lentino.

La CPU ha alcune caratteristiche particolari. Innanzi tutto è composta di due parti: una che calcola, e una che crea associazioni logiche. Ma a differenza di un cervello umano non è in grado di “pensare”, “immaginare” o “prendere iniziative”. Inoltre è in grado di eseguire una sola operazione per volta, sebbene in tempi brevissimi.

Il processore non potrebbe ricevere le istruzioni/dati in entrata da parte dell’utente se non fosse per la presenza delle periferiche di input (es. mouse e tastiera). Allo stesso modo, non potrebbe rendere visibili le sue elaborazioni in uscita all’utente se non fosse per la presenza delle periferiche di output (es. il video).

Ma le periferiche da sole non bastano.

Il processore (o CPU) elabora infatti i dati in entrata, restituendone in uscita; ma non lo fa liberamente, bensì secondo i “dettami” dei programmi (in inglese “software”) installati. Non solo: si è detto che i programmi (o “software”) sono di fatto gli intermediari (se vogliamo “gli interpreti”) tra l’utente e la CPU. Non sarebbe possibile all’utente che utilizza il computer dialogare direttamente con la CPU senza la presenza dei software. Vediamo di capire meglio tutto questo facendo un piccolo esempio pratico.

Supponiamo di voler scrivere qualcosa con il nostro computer. Per poterlo fare dobbiamo munirci di mouse e tastiera (periferiche di input), al fine di comunicare alla CPU quello che vogliamo scrivere. Allo stesso modo, per visualizzare quello che il computer avrà scritto in base ai nostri comandi, dobbiamo munirci di uno schermo (periferica di output). Ma questo non basta! Ci accorgiamo subito che non ci è in alcun modo possibile dialogare direttamente con la CPU, in modo da comunicargli la nostra istruzione. Abbiamo bisogno di un intermediario: andremo dunque ad aprire un software di scrittura (come il Blocco Note, Wordpad, Word….ecc.). Il software di scrittura farà pertanto da intermediario tra noi e la CPU, fornendo anche alla CPU una sorta di “meccanismo” con il quale eseguire tale operazione di scrittura.

Ma non basta ancora. L’intero procedimento non sarebbe possibile se il computer non potesse contare sulle sue “memorie”, e in particolare la memoria RAM e la memoria ROM. Capire cosa sono queste due memorie e quale ruolo esse svolgano all’interno del computer non è semplice.

La memoria RAM si chiama così perché sta per “RANDOM ACCESS MEMORY” (memoria ad accesso casuale). Il nome allude al procedimento con cui questa memoria viene attivata e lavora, anche se forse sarebbe stato più giusto chiamarla “MEMORIA VOLATILE”. La memoria RAM è infatti una memoria volatile e non definitiva. Là vengono provvisoriamente archiviati i dati e le istruzioni del computer, sia quelle in entrata che quelle in uscita. Provvisoriamente, però, cioè in attesa di essere salvate definitivamente oppure cancellate. E’ grazie alla memoria RAM se ad esempio, pur senza aver attivato alcun tipo di salvataggio, ci è possibile leggere e continuare a leggere anche per molto tempo quello che abbiamo scritto con il nostro computer. Poiché la memoria RAM è una memoria non definitiva, però, se spegniamo il computer –volontariamente o inavvertitamente- i dati contenuti nella RAM andranno perduti, ed essa si svuoterà automaticamente.

Per salvare il nostro lavoro dobbiamo allora rivolgerci ad una MEMORIA DI MASSA. Le memorie di massa sono memorie in grado di salvare definitivamente, permanentemente i dati in esse contenuti. Quando salviamo un testo da noi scritto con i comandi FILE —> SALVA/SALVA CON NOME, stiamo in realtà trasferendo una informazione/dato contenuta nella memoria RAM all’interno dell’hard disk del nostro computer. Nell’hard disk è contenuta la memoria locale del nostro computer, che è una memoria di massa.

Ma quella contenuta nell’hard disk non è l’unica memoria di massa su cui possiamo contare: ce ne sono molte altre di memorie di massa, come ad esempio quelle portatili (chiavette USB, CD-DVD…) Si dice che l’hard disk contiene una memoria LOCALE (cioè interna al computer), mentre gli altri dispositivi appena citati sono memorie REMOTE (cioè esterne al nostro computer). 

La CPU non potrebbe eseguire le sue elaborazioni se non fosse però per la presenza anche di una terza memoria, oltre alle due appena illustrate: la memoria ROM. ROM è l’acronimo di “READ ONLY MEMORY”, cioè “memoria di sola lettura”. Vediamo come funziona e perché si chiama così.

Nella memoria ROM sono contenute le istruzioni per la CPU: è lì che è scritto quali operazioni compiere quando gli viene data una istruzione e come compierle. Possiamo considerare la memoria ROM come un “manualetto d’uso” per la CPU, al quale la CPU si rivolge ogni volta che deve eseguire una operazione. Abbiamo fatto prima l’esempio di un utente che vuole scrivere un testo utilizzando il suo computer. Per poter scrivere, la CPU dovrà far corrispondere ad ogni digitazione fatta dall’utente sulla sua tastiera un preciso carattere, una precisa lettera. E’ nella memoria ROM che la CPU legge come attuare questa corrispondenza tra digitazioni e caratteri. Da questo si capisce il perché si chiama “memoria di sola lettura”: una volta completata dai programmatori del computer, la memoria ROM non può più essere modificata, ma può solo essere letta (dalla CPU). Non solo, ma è una memoria con cui l’utente non avrà mai modo di interagire. Non è così invece per le altre memorie. Si pensi ad esempio alla RAM: con le sue istruzioni e i suoi dati, l’utente ha più volte occasione di interagire con essa e modificarla! La memoria ROM viene richiamata dalla CPU al momento dell’accensione del computer, come appare spesso nella schermata iniziale del pc (richiamo del BIOS).

Esiste in rete un filmato molto carino e divertente, che –attraverso un cartone animato nel quale il pc è rappresentato come un piccolo ufficio dove lavora un solo impiegato (la CPU)- spiega tutto quello che è appena stato illustrato: il ruolo della CPU quale “cervello del computer”, il rapporto che c’è tra periferiche e software, cosa sono e a cosa servono le memorie RAM e ROM. Qui di seguito se ne riporta il link per chi fosse interessato a vederlo (a partire dal minuto 1:45):

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