Elementi fisici alla base dell'elaborazione

ELEMENTI FISICI ALLA BASE

DELL'ELABORAZIONE

forma più semplice:

calcolatrice (è una macchina di Turing ma non è

universale) in grado di eseguire le operazioni

aritmetiche elementari di somma, sottrazione,

moltiplicazione, divisione e poche altre

può eseguire solo un numero limitato di operazioni

sui dati in ingresso

macchina "specializzata"

computer inteso come macchina universale di Turing:

oggetto fisico che elabora l'informazione in forma

binaria mediante circuiti elettronici

può essere programmato

calcolatrice è una maccina di Turing ma non è

universale. Se invece universalizziamo questa

macchina, dobbiamo aggiungere le istruzioni

(algoritmi). Ovviamente ciò che viene elaborato deve

essere elaborato in forma binaira.

Differenza tra macchina limitata di Turing esegue ciò

che l'algoritmo incarna e dice di eseguire, mentre la

macchina universale di Turing esegue ciò che i

singoli algoritmi sono in grado di eseguire ma può

anche eseguire un algoritmo che oggi non esiste più

(basta che sia scritto con un linguaggio degli 0 e

degli 1).

Ogni tanto c'è la necessità da parte di questa macchina di fare uso di un concetto, che è quello della logica del primo

ordine, che è quello di "se...allora". Il computer esegue le istruzioni secondo la sequenza in cui gli vengono fornite, una

dopo l'altra. Considerando ad esempio la macchina di Turing vista in precedenza, ogni passaggio da uno stato all'altro

era condizionato dal numero considerato in quel momento sulla striscia: "se il numero è... allora" (perchè si tratta

comunque di 0 e 1). Il ragionamento della macchina si basa su una struttura semplice che nel linguaggio di

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programmazione prende il nome di "if" che risponde necessariamente ad una domanda booleana (che può avere solo

due risposte o 0 o 1). Ovviamente sulla base dello 0 o dell'1 io seguo una strada piuttosto che un'altra strada quindi

questa è l'intelligenza massima che può avere un computer (ragionamento del computer si intende il suo essere in grao

di rispondere ad una domanda del tipo "vai di qua, o di là?").

riassumento un computer è:

un oggetto fisico che elabora l'informazione in forma binaria, mediante circuiti elettronici a partire da un insieme molto

limitato di istruzioni. I circuiti elettronici fanno uso di un numero limitato di istruzioni (5) e lavorano in modalità binaria. Ci

sono due scuole di pensiero: una americana e una inglese: Turing era per poche, pochissime istruzioni, il meno

possibile; quella americana era invece per più istruzioni, non limitate, perchè si pensava che più istruzioni ci fossero,

meglio la macchina si sarebbe comportata nel rispetto dell'elaborazione. Le console dei giochi (quelle che richiedono

più elaborazione di tutti) fanno uso comunque di un numero limitato di istruzioni.

Le istruzioni elementari possono essere messe in sequenza al fine di ottenere elaborazioni più complesse. Esistono

delle istruzioni di controllo che consentono al computer di prendere decisioni durante l'esecuzione delle istruzioni.

CIRCUITI ELETTRONICI DIGITALI E ALGEBRA BOOLEANA

i circuiti elettronici digitali esistono se in parallelo esiste un'algebra booleana: la parte formale che gestisce i computer si

chiama algebra booleana, mentre la parte fisica si chiama circuito elettronico digitale. Boole era un prete anglicano che

circa a metà dell'800 insegnava matematica nelle scuole e insegnava una sua algerba, che si basava sui simboli 0 e 1

(che sono appunto le variabili booleani). Ma visto che 0 e 1 sono intesi come valori di falsità e verità, l'algebra booleana

è allora un'algebra che fa uso di una logica: il computer non elabora tramite bit ma tramite il concetto di vero e falso; le

operazioni di questa algebra non sono numeriche ma logiche, anche se il risultato è un risultato numerico.

Un circuito elettronico digitale è un insieme di fili e di interruttori (transitor) variamente connessi in grado di consentire la

trasmissione di segnali elettrici (segnali elettrici che sono governati da una logica che è l'algebra booleana).

L'algebra di Boole, anche detta algebra booleana, è una variante dell'algebra elementare che opera, invece che con i

numeri, con i valori di verità 0 e 1, detti variabili booleane o logiche.

un transitor, come un normale interruttore, consente o meno il

passaggio di corrente: stato aperto non fa passare corrente

mentre chiuso si (prendo scossa e passa il segnale elettronico

binario 1):

differenza circuiti elettronici ed elettrici: un circuito elettronico è un circuito dove mi interessa la trasmissione dei segnali

elettrici, mentre uno elettrico è un circuito dove mi interessa la potenza.

differenza tra interruttore che troviamo nelle case per accendere e spegnere la luce e un interruttore elettronico:

interruttore di casa, per cambiare lo stato dell'interruttore c'è bisogno di un intervento esterno, un'azione fisica

(devo premere)

interruttore elettronico è comandato da un segnale elettronico binario

un transitor può emettere un segnale elettronico

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che è in grado di comandare un altro transitor:

moltissime possibilità di collegare interruttori

elettronici per formare circuiti elettronici, ci

sono tantissime combinazioni.

i circuiti elettronici sono fortunatamente molto

pochi, ci sono dei ciruiti elettronici di base

grazie ai quali si costruisce tutto il resto e

sono i circuiti elettronici elementari.

se il segnale è di un certo tipo la lampadina si accende, se no non si accende. Per farla

accendere ho bisogno del segnare elettronico A di comando.

per un interruttore normale il segnale prodotto dall'interruttore in uscita corrisponde al segnare

di comando: se A è 0, passa il segnale 0.

interruttore normalmente chiuso

consente il passaggio di corrente quando il segnale di comando è 0 e non permette il

passaggio di corrente quando il segnale di comano è 1: è il contrario. Il suo stato normale è

chiuso: se agisco con 1 ottengo 0, se agisco con 0 e premo prendo la scossa. Ha bisogno di

un'azione per potersi aprire e nessuna azione per potersi chiudere.

CIRCUITI ELEMENTARI:

normalmente chiuso, NOT

che dal punto di vista della logica booleana si chiama

NOT. Con questo tipo di interruttore si ottiene la

negazione del segnale di comando. Per questo motivo

viene definito circuito elettronico NOT. Circuito not

quando il segnale di comando vale 0 da in uscita 1.

Quando entra 1 allora la lineetta si alza ed esce 0. Ha 1

filo d'ingresso e uno di uscita.

circuito AND

circuito in serie consente il passaggio della corrente se e

solo se A e B sono contemporaneamente uguali a 1.

Chiamiamo quindi questo circuito AND. è la "e" logica.

Nel caso rappresentato non passa corrente, prendo

scossa quando entrambi gli interruttori sono chiusi: ci

sono altri tre stati (uno aperto, l'altro chiuso; entrambi

aperti; uno chiuso l'a