COME FUNZIONANO I COMPUTER ------------------------------------------------- CIRCUITI & LOGICA
Una delle cose più fantastiche che ho scoperto sui circuiti elettrici
è che possono assumere una forma artistica
se ho un'idea creativa, posso realizzarla con dei circuiti.
Quindi, se hai delle idee,
puoi usare la tecnologia per fargli prendere vita!
Ogni ingresso (INPUT) o uscita (OUTPUT) di un computer è un tipo di dato
che può essere rappresentata con segnali elettrici accesi (ON) o spenti (OFF)
o con uni e zeri.
Per elaborare i dati ricevuti in ingresso (INPUT)
e per generare quelli in uscita (OUTPUT),
un computer deve modificare
e combinare i dati in ingresso.
Per fare ciò, un computer usa milioni di minuscoli componenti elettronici,
che insieme formano i circuiti.
Guardiamo più da vicino come i circuiti possono modificare
i dati rappresentati con uni e zeri.
Questo è un circuito semplicissimo.
Prende un segnale elettrico, ON o OFF, e lo inverte.
Quindi, se il segnale che fornisci è 1,
il circuito ti risponde 0
e se dai al circuito uno 0, lui ti restituisce un 1.
Il segnale che entra NON è uguale a quello che esce,
perciò chiamiamo questo circuito NOT.
Dei circuiti più complessi possono combinare insieme alcuni segnali
e fornire in uscita diversi risultati.
In questo esempio, un circuito riceve in ingresso due segnali,
ognuno può essere 1 o 0.
Se entrambi i segnali in ingresso sono 0,
allora anche il risultato è 0.
Questo circuito restituisce 1 solo se
il primo segnale e (AND) il secondo segnale sono entrambi 1,
perciò chiamiamo questo circuito AND.
Ci sono molti piccoli circuiti come questo
che svolgono semplici operazioni logiche.
Collegando insieme questi circuiti,
possiamo creare circuiti più complessi
che eseguono operazioni più complesse.
Per esempio, puoi realizzare un circuito che somma due bit,
chiamato sommatore (ADDER).
Questo circuito riceve in ingresso due singoli bit, ognuno 1 o 0,
e li elabora per calcolare la somma.
La somma può essere 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1
oppure 1 + 1 = 10 (2 in binario).
Hai bisogno di due fili in uscita,
perché servono due cifre binarie per rappresentare la somma.
Ora che hai un singolo sommatore per due bit di informazione,
puoi collegare insieme molti di questi sommatori
per elaborare numeri più grandi.
Per esempio, ecco come un sommatore da 8 bit
addiziona i numeri 25 e 50.
Ogni numero è rappresentato usando 8 bit,
si hanno quindi 16 differenti segnali elettrici in ingresso al circuito.
Il circuito di un sommatore da 8 bit contiene molti piccoli sommatori,
che insieme calcolano la somma.
Altri circuiti elettrici possono eseguire altre semplici operazioni,
come sottrazione o moltiplicazione.
Infatti, tutte le elaborazioni che il tuo computer svolge
non sono niente altre che tantissime semplici operazioni messe insieme.
Ogni singola operazione svolta da un computer è così semplice
che potrebbe essere svolta da una persona,
ma questi circuiti dentro al computer sono estremamente più veloci.
Tanto tempo fa, questi circuiti erano grandi e lenti,
un sommatore da 8 bit poteva essere grande come un frigorifero
e ci metteva dei minuti per eseguire un semplice calcolo.
Oggi, i circuiti dei computer sono di dimensioni microscopiche
ed estremamente più veloci.
Perché computer più piccoli sono anche più veloci?
Beh, perché più piccoli sono i circuiti, più breve è la distanza
che deve percorrere il segnale elettrico.
L'elettricità si muove quasi alla velocità della luce,
per questo i circuiti moderni possono eseguire miliardi di calcoli al secondo.
Così, sia che tu stia giocando, producendo un video o esplorando il cosmo,
o qualunque altra cosa tu possa fare con la tecnologia,
richiede di elaborare molti dati molto velocemente.
Sotto tutta questa complessità ci sono solo tantissimi minuscoli circuiti
che trasformano segnali binari
in siti web, video, musica e giochi.
Questi circuiti possono anche aiutarci a decodificare il DNA
per diagnosticare e curare delle malattie.
Allora, cosa vorresti fare tu con tutti questi circuiti?