Componenti del PC - Elaboratore

7 – Struttura Hardware dell’Elaboratore

 economicità;

 non volatilità, ovvero dovrebbe mantenere in memoria i dati, anche in assenza di

alimentazione;

 trasportabilità, nel senso di permettere il trasferimento dei dati memorizzati tra diversi

computer.

Tuttavia l'attuale tecnologia, mentre ha reso disponibili CPU ad elevate velocità, non è riuscita a

fornire, a tutt’oggi, una memoria dotata dei requisiti richiesti. Questo fatto ha costretto i

progettisti a realizzare computer, utilizzando una architettura basata su più livelli di memoria:

 una Memoria Centrale (RAM), realizzata con una tecnologia elettronica che garantisce una

elevata velocità, ma costosa e non in grado di mantenere i dati memorizzati quando il

computer viene spento (volatile);

 più tipologie di Memorie Secondarie (Memorie di Massa), realizzate con tecnologia

magnetica o ottica, poco costose, capaci di mantenere i dati nel tempo anche in assenza di

alimentazione, con una capacità centinaia se non migliaia di volte maggiore della memoria

centrale; inoltre alcuni tipi di memorie di massa sono anche trasportabili, anche se poi

questa caratteristica è spesso ottenuta a scapito della velocità.

La memoria centrale, seppure molto veloce, è volatile e quindi, anche disponendo di una grossa

quantità di memoria, ne perderemmo il contenuto nel momento in cui il nostro elaboratore

venisse spento. Inoltre tale memoria è anche molto costosa: quindi non si può pensare di

utilizzarla per conservare nel tempo grosse quantità di dati e programmi (alcuni dei quali magari

poco utilizzati).

Le memorie di massa sono enormemente più lente rispetto alla memoria centrale: tale lentezza è

dovuta essenzialmente al fatto che mentre la memoria centrale è di tipo elettronico (con tempi di

accesso dell'ordine dei nanosecondi), le memorie di massa utilizzano dei componenti

elettromeccanici (in cui i tempi sono dell'ordine dei millisecondi, ovvero un milione di volte più

lenti).

Se vogliamo garantire una comunicazione efficiente tra la CPU (che utilizzando le più avanzate

tecnologie elettroniche, ha una velocità di elaborazione dell'ordine dei nanosecondi) e la memoria,

dobbiamo realizzare uno schema di funzionamento in cui:

 il processore accede solo alla memoria centrale, l'unica ad a vere una velocità

paragonabile alla CPU;

 il processore non accede mai direttamente ai dati memorizzati sulle le memorie di massa

ma, prima di essere elaborati, tali dati devono essere trasferiti dalla memoria di massa alla

memoria centrale;

Viceversa, poiché la memoria centrale è volatile, i dati in essa contenuti, per la loro conservazione

nel tempo, devono essere trasferiti sulle memorie di massa.

In altre parole l'idea è quella di mantenere dati e programmi nella memoria di massa, fintantoché

non devono essere utilizzati. Dopo aver acceso computer, i dati ed i programmi da elaborare

saranno caricati nella memoria centrale, l'unica tipologia di memoria a cui il processore può

accedere. Al termine dell'elaborazione, i dati saranno salvati sulla memoria di massa per la loro

conservazione a computer spento.

Far convivere sullo stesso sistema due tipi di memoria, con velocità così diverse, creando degli

schemi di sincronizzazione ed efficaci meccanismi di trasferimento dei dati, è uno dei più grossi

problemi che i progettisti di sistemi hanno dovuto risolvere.

Nelle pagine seguenti affronteremo lo studio di un particolare tipo di elaboratore, il personal

computer che, grazie al fatto di avere un costo relativamente basso, è diventato di fatto il tipo di

elaboratore più diffuso e quindi anche il più usato.

7.1.2 05/12/2011