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 o uscita di un computer è un tipo di dato che può essere rappresentato con segnali elettrici accesi o spenti o con uni e zeri. Per trasformare i dati ricevuti in ingresso e per generare quelli in uscita, un computer deve combinare ed elaborare i dati in ingresso. Per fare ciò, un computer usa miliardi 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, ACCESO o SPENTO, 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. Circuiti più complessi possono combinare tra loro vari segnali e fornire in uscita nuovi risultati. In questo esempio, un circuito riceve in ingresso due segnali, ognuno può essere 1 o 0. Se almeno uno dei segnali in ingresso è 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. 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 (ovvero 2 in binario). Hai bisogno di due fili in uscita, perché servono due cifre binarie per rappresentare la somma. Ora che hai un circuito per sommare due bit di dati, puoi collegare insieme molti sommatori con riporto per elaborare numeri più grandi. Per esempio, ecco come un sommatore per numeri a 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 per numeri a 8 bit contiene 8 sommatori con riporto per numeri a 2 bit, 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 nient'altro 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 per numeri a 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, anche 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, è necessario 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?