03 Circuiti e Logica

COME FUNZIONANO I COMPUTER
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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?