1
00:00:02,560 --> 00:00:06,040
COME FUNZIONANO I COMPUTER
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CIRCUITI & LOGICA

2
00:00:08,380 --> 00:00:11,750
Una delle cose più fantastiche che
ho scoperto sui circuiti elettrici

3
00:00:11,750 --> 00:00:14,460
è che possono assumere una forma artistica

4
00:00:14,460 --> 00:00:19,080
se ho un'idea creativa,
posso realizzarla con dei circuiti.

5
00:00:20,300 --> 00:00:21,950
Quindi, se hai delle idee,

6
00:00:21,950 --> 00:00:25,580
puoi usare la tecnologia
per fargli prendere vita!

7
00:00:26,860 --> 00:00:32,340
Ogni ingresso (INPUT) o uscita (OUTPUT)
di un computer è un tipo di dato

8
00:00:32,340 --> 00:00:37,240
che può essere rappresentato con segnali
elettrici accesi (ON) o spenti (OFF)

9
00:00:37,240 --> 00:00:39,410
o con uni e zeri.

10
00:00:39,410 --> 00:00:43,360
Per trasformare i dati
ricevuti in ingresso (INPUT)

11
00:00:43,360 --> 00:00:46,360
e per generare quelli
in uscita (OUTPUT),

12
00:00:46,360 --> 00:00:48,020
un computer deve combinare

13
00:00:48,020 --> 00:00:50,540
ed elaborare i dati in ingresso.

14
00:00:50,540 --> 00:00:55,940
Per fare ciò, un computer usa miliardi
di minuscoli componenti elettronici,

15
00:00:55,940 --> 00:01:00,560
che insieme formano i circuiti.

16
00:01:03,040 --> 00:01:06,110
Guardiamo più da vicino come
i circuiti possono modificare

17
00:01:06,110 --> 00:01:09,390
i dati rappresentati con uni e zeri.

18
00:01:09,390 --> 00:01:12,280
Questo è un circuito semplicissimo.

19
00:01:12,280 --> 00:01:15,820
Prende un segnale elettrico,
ON o OFF, e lo inverte.

20
00:01:15,820 --> 00:01:18,280
Quindi, se il segnale che fornisci è 1,

21
00:01:18,280 --> 00:01:20,580
il circuito ti risponde 0

22
00:01:20,580 --> 00:01:23,620
e se dai al circuito uno 0,
lui ti restituisce un 1.

23
00:01:23,630 --> 00:01:27,500
Il segnale che entra
NON è uguale a quello che esce,

24
00:01:27,500 --> 00:01:30,040
perciò chiamiamo questo circuito NOT.

25
00:01:30,040 --> 00:01:34,820
Circuiti più complessi possono
combinare tra loro vari segnali

26
00:01:34,820 --> 00:01:36,880
e fornire in uscita nuovi risultati.

27
00:01:36,880 --> 00:01:40,880
In questo esempio, un circuito riceve
in ingresso due segnali,

28
00:01:40,880 --> 00:01:43,880
ognuno può essere 1 o 0.

29
00:01:43,880 --> 00:01:46,580
Se almeno uno dei segnali in ingresso è 0,

30
00:01:46,580 --> 00:01:49,580
allora anche il risultato è 0.

31
00:01:49,580 --> 00:01:52,720
Questo circuito restituisce 1 solo se

32
00:01:52,780 --> 00:01:58,220
il primo segnale e (AND) il secondo
segnale sono entrambi 1,

33
00:01:58,220 --> 00:02:01,220
perciò chiamiamo questo circuito AND.

34
00:02:01,220 --> 00:02:03,600
Ci sono molti piccoli circuiti come questo

35
00:02:03,600 --> 00:02:06,600
che svolgono semplici operazioni logiche.

36
00:02:06,600 --> 00:02:08,760
Collegando insieme questi circuiti,

37
00:02:08,760 --> 00:02:11,240
possiamo creare circuiti più complessi

38
00:02:11,240 --> 00:02:13,940
che eseguono operazioni più complesse.

39
00:02:13,940 --> 00:02:18,160
Per esempio, puoi realizzare
un circuito che somma due bit,

40
00:02:18,160 --> 00:02:19,840
chiamato sommatore (ADDER).

41
00:02:19,840 --> 00:02:24,350
Questo circuito riceve in ingresso
due singoli bit, ognuno 1 o 0,

42
00:02:24,350 --> 00:02:27,350
e li elabora per calcolare la somma.

43
00:02:27,350 --> 00:02:32,700
La somma può essere 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1

44
00:02:32,700 --> 00:02:34,470
oppure 1 + 1 = 10 (ovvero 2 in binario).

45
00:02:34,470 --> 00:02:36,660
Hai bisogno di due fili in uscita,

46
00:02:36,660 --> 00:02:40,060
perché servono due cifre binarie
per rappresentare la somma.

47
00:02:40,060 --> 00:02:44,500
Ora che hai un circuito
per sommare due bit di dati,

48
00:02:44,500 --> 00:02:48,170
puoi collegare insieme
molti sommatori con riporto

49
00:02:48,170 --> 00:02:51,170
per elaborare numeri più grandi.

50
00:02:51,170 --> 00:02:54,260
Per esempio, ecco come un sommatore
per numeri a 8 bit

51
00:02:54,260 --> 00:02:57,260
addiziona i numeri 25 e 50.

52
00:02:57,260 --> 00:03:00,440
Ogni numero è rappresentato usando 8 bit,

53
00:03:00,440 --> 00:03:05,120
si hanno quindi 16 differenti
segnali elettrici in ingresso al circuito.

54
00:03:05,120 --> 00:03:09,500
Il circuito di un sommatore per numeri a 8 bit
contiene 8 sommatori con riporto per numeri a 2 bit,

55
00:03:09,500 --> 00:03:12,360
che insieme calcolano la somma.

56
00:03:12,360 --> 00:03:15,660
Altri circuiti elettrici possono
eseguire altre semplici operazioni,

57
00:03:15,660 --> 00:03:17,540
come sottrazione o moltiplicazione.

58
00:03:17,540 --> 00:03:21,150
Infatti, tutte le elaborazioni
che il tuo computer svolge

59
00:03:21,150 --> 00:03:24,720
non sono nient'altro che tantissime
semplici operazioni messe insieme.

60
00:03:24,720 --> 00:03:28,990
Ogni singola operazione
svolta da un computer è così semplice

61
00:03:28,990 --> 00:03:30,720
che potrebbe essere
svolta da una persona,

62
00:03:30,720 --> 00:03:34,220
ma questi circuiti dentro al computer
sono estremamente più veloci.

63
00:03:34,820 --> 00:03:38,660
Tanto tempo fa, 
questi circuiti erano grandi e lenti,

64
00:03:38,660 --> 00:03:42,100
un sommatore per numeri a 8 bit
poteva essere grande come un frigorifero

65
00:03:42,100 --> 00:03:45,100
e ci metteva dei minuti
per eseguire un semplice calcolo.

66
00:03:45,100 --> 00:03:48,860
Oggi, i circuiti dei computer sono
di dimensioni microscopiche

67
00:03:48,860 --> 00:03:50,580
ed estremamente più veloci.

68
00:03:50,580 --> 00:03:53,200
Perché computer più piccoli
sono anche più veloci?

69
00:03:53,200 --> 00:03:55,330
Beh, perché più piccoli sono i circuiti,
più breve è la distanza

70
00:03:55,330 --> 00:03:58,330
che deve percorrere il segnale elettrico.

71
00:03:58,330 --> 00:04:01,000
L'elettricità si muove
quasi alla velocità della luce,

72
00:04:01,000 --> 00:04:05,320
anche per questo i circuiti moderni
possono eseguire miliardi di calcoli al secondo.

73
00:04:05,320 --> 00:04:11,810
Così, sia che tu stia giocando, producendo
un video o esplorando il cosmo,

74
00:04:11,810 --> 00:04:14,690
o qualunque altra cosa
tu possa fare con la tecnologia,

75
00:04:14,690 --> 00:04:18,410
è necessario elaborare molti dati molto velocemente.

76
00:04:18,410 --> 00:04:21,900
Sotto tutta questa complessità ci sono
solo tantissimi minuscoli circuiti

77
00:04:21,900 --> 00:04:24,900
che trasformano segnali binari

78
00:04:24,900 --> 00:04:27,720
in siti web, video, musica e giochi.

79
00:04:27,720 --> 00:04:30,758
Questi circuiti possono anche aiutarci
a decodificare il DNA

80
00:04:30,758 --> 00:04:32,918
per diagnosticare e curare delle malattie.

81
00:04:32,918 --> 00:04:36,038
Allora, cosa vorresti fare tu
con tutti questi circuiti?