Basi di dati - i componenti elementari delle architetture

Componenti elementari delle architetture bus e porte di parola

Tramite le conoscenze che ci provengono dall'algebra booleana, possiamo comprendere come i dati su cui andiamo a lavorare siano valori booleani. Per il calcolatore il valore booleano costituisce l'unità atomica dell'informazione e prende il nome di bit. Tuttavia i bit non vengono considerati singolarmente, molto spesso vengono considerati vettori di bit, che possono costituire il dato nella sua interezza o solamente una parte. Un vettore di bit è anche detto parola ed è l'informazione che viene trasmessa e che viaggia su un'apposita rete di collegamento. È, infatti, definito bus l'insieme delle linee atte a trasportare una parola oppure un dato.

Tecnica tristate ed AND tristate

Spesso accade che tutti i bit di una medesima parola debbano essere elaborati allo stesso modo con un bit α oppure che si debba fare un'elaborazione tra bit omologhi di due parole diverse. I componenti che realizzano queste funzionalità vengono detti porte di parola (o word gates).

Una tecnica che si affianca alla booleana pura è quella che si definisce three state o anche detta tristate. Infatti, viene introdotto un nuovo valore definito di impedenza infinita, solitamente indicato con la lettera z. Attraverso la porta, y assume il valore di x unicamente se il valore di abilitazione α è attivo, altrimenti su y verrà riprodotto il segnale neutro.

Porte abilitanti

Le porte che fanno uso della tecnica tristate sono le porte abilitanti. Vengono dette in questo modo perché consentono il passaggio dell'informazione unicamente quando il segnale di abilitazione assume un determinato valore. L'abilitazione può avvenire o quando il segnale assume valore 0, allora l'abilitazione è detta 0-attiva, oppure quando il segnale assume il valore 1, dunque l'abilitazione è detta 1-attiva. È possibile applicare le porte di parola sia alle stringhe di bit che ai bus.

Registri

Il registro è uno degli organi fondamentali per il calcolatore, esso è, infatti, l'organo preposto alla memorizzazione delle informazioni. Di questo dispositivo se ne può avere una visione astratta oppure concreta. Il registro astratto è un'apparecchiatura k-stabile atto al contenimento di un dato di cardinalità k, mentre il registro concreto, se n sono i bit da memorizzare, è costituito da n bistabili, ciascuno atto alla memorizzazione di un bit.

Esempio registro a sette segmenti

Cardinalità k = 10
n bit = 7

Per capire meglio questo concetto pensiamo all'orario che viene visualizzato sul display della nostra sveglia. Le cifre, che vanno da 0 a 9, vengono di volta in volta illuminate, su un dispositivo detto a sette segmenti, perché appunto si compone di sette lineette. Il numero di segmenti necessari a visualizzare correttamente i numeri sono gli bit del registro concreto, mentre il numero dei valori rappresentabili dalle possibili combinazioni di segmenti accesi...