Sistema di elaborazione (2)

Il sistema di elaborazione

"Sistema» deriva dal greco syn (insieme) e istemi (stare), cioè «stare insieme». Ma è sufficiente "stare insieme» come granelli in un mucchio di sabbia o biglie in un sacchetto? Un sistema è un insieme di elementi che interagiscono tra loro al fine di raggiungere un obiettivo comune. Per esempio: il sistema circolatorio (vasi sanguigni...), il sistema autostradale, un'automobile, un computer. Spesso gli elementi che costituiscono un sistema sono a loro volta dei sistemi (sottosistemi). Un sistema è descritto da proprietà che definiscono, istante per istante, lo stato in cui si trova. Per esempio, lo stato di un semaforo è determinato dal colore delle luci. I sistemi sono classificati in base ad alcune loro caratteristiche.
Un sistema di elaborazione è un sistema artificiale aperto: riceve «qualcosa” dal mondo esterno, lo trasforma e lo restituisce all'esterno modificato. Ciò che entra nel sistema viene chiamato «input», ciò che esce «output”. L'operazione di trasformazione dell'input in output viene chiamata elaborazione. Il computer è un dispositivo costituito da un insieme di elementi in grado di acquisire dall'esterno dati e istruzioni e produrre in uscita i risultati dell'elaborazione. L'hardware è costituito dalle componenti fisiche (parti elettriche, elettroniche, meccaniche, ...) del sistema. Il software è costituito da sequenze ordinate di istruzioni (i programmi) che indicano al computer come trattare i dati.

L'architettura di von Neumann

Per architettura di un sistema si intende come è fatto e come funziona, quali sono le componenti che lo costituiscono e come interagiscono tra loro. A metà del secolo scorso John von Neumann ideò un sistema per il trattamento delle informazioni in cui l'elaboratore e la memoria sono componenti separate. Nell'architettura di von Neumann per risolvere un problema basta caricare in memoria il relativo programma e i dati su cui eseguire le istruzioni, senza dover modificare l'architettura del sistema. Accade qualcosa di simile quando un cuoco prepara un intero pranzo, dall'antipasto al dolce; il cuoco (elaboratore) non deve far altro che procurarsi gli ingredienti (dati) e la ricetta (programma) di ogni por- tata (problema da risolvere), ma il suo modo di operare e soprattutto lui stesso sarebbero sempre i medesimi. Nella memoria viene «inserito il programma che l'elaboratore deve eseguire: cambiando il programma, cambiano le operazioni svolte. L'architettura di von Neumann è una delle più utilizzate architetture di un computer. Comprende:
-il processore o CPU (Central Processing Unit). È il cervello del sistema: legge le istruzioni dalla memoria (fetch), le interpreta (decode) e le esegue (execute), una alla volta;
-la memoria centrale (RAM, Random Access Memory). Conserva dati e istruzioni codificati come sequenze finite di cifre binarie 0 e 1 (bit);
-le interfacce di I/O (Input/Output). Collegamenti tra il sistema e il mondo esterno. Servono per connettere al sistema dispositivi utili all'inserimento di dati e programmi (periferiche di input: tastiera, mouse, sensori...) e a fornire all'utente il risultato dell'elaborazione (periferiche di output: monitor, moduli per il collegamento alla rete, attuatori...);
-il bus di sistema. È il canale di comunicazione che collega tra loro CPU, I/O e memoria.