LOGICA CABLATA E PROGRAMMATA
Una istruzione in
linguaggio macchina richiede a sua volta per l'esecuzione una sequenza di
comandi elementari (chiamati microistruzioni), direttamente interpretabili dalla
macchina.
Un computer si dice a logica cablata se ad ogni istruzione in
linguaggio macchina viene associato un apposito circuito che esegue tutti i
comandi elementari corrispondenti.
Poiché molti di questi sono
comuni a più istruzioni in linguaggio macchina, si è pensato di
memorizzare le sequenze di comandi elementari in memorie di controllo di tipo
ROM (microprogrammi) e di far sì che il circuito associato ad ogni
istruzione debba soltanto indicare l'indirizzo di inizio del microprogramma
necessario per eseguire l'istruzione.
Quando l'esecuzione delle istruzioni
in linguaggio macchina avviene attraverso i microprogrammi memorizzati nella ROM
si dice che il computer è a logica programmata.
La maggior parte dei
computer è di questo tipo; i computer a logica cablata sono usati
soltanto per scopi particolari.
IL FIRMWARE
Viene chiamato firmware l'insieme dei
microprogrammi registrati in una ROM.
Vedi anche la voce BIOS
FILOSOFIA CISC-RISC
CISC (Complex Instruction Set Computer, o computer
con set di istruzioni complesso) è la filosofia secondo cui i processori
vengono dotati di un set di istruzioni di base molto ampio.
RISC (Reduced
Instruction Set Computer, o computer con set di istruzioni ridotto) è la
filosofia (opposta alla CISC) secondo cui le istruzioni di base sono poche e
semplici e le istruzioni complesse vengono elaborate sulla base di
queste.
Attualmente i computer più diffusi sono del tipo CISC mentre
i computer di tipo RISC sono ancora ad un livello sperimentale.
RINFRESCO DELLA MEMORIA
Attualmente le memorie RAM in uso sono del tipo a
semiconduttori e si dividono essenzialmente in due tipi: volatili e non
volatili.
Nelle memorie non volatili l'unità di memorizzazione
è il flip-flop, un circuito che può assumere due stati stabili
distinti.
Nelle memorie volatili il valore dell'informazione memorizzata
dipende dalla carica di un condensatore; poiché il condensatore tende a
disperdere la carica nel tempo, è necessario provvedere periodicamente al
rinfresco (cioè alla riscrittura) delle informazioni memorizzate. Per
fare ciò, si leggono periodicamente le informazioni riscrivendole poi
allo stesso modo.
I CHIP
La realizzazione dei computer, e in particolare
dei personal computer, si basa essenzialmente sull'utilizzo dei chip.
La
parola chip significa frammento, scheggia; e infatti un chip è una
minuscola particella di silicio ottenuta riducendone in pezzetti una fetta
chiamata wafer; su questa particella vengono realizzati dei circuiti elettronici
miniaturizzati (circuiti integrati).
Il silicio ha dato il nome a una zona
della California dove sono concentrate moltissime aziende all'avanguardia nel
campo dell'elettronica: tale zona viene chiamata infatti Silicon Valley (o valle
del silicio).
Il silicio è un elemento assai diffuso sulla terra,
poiché è presente in molte rocce (chiamate silicee) e costituisce
circa un quarto della crosta terrestre.
Chimicamente è un
semi-metallo, cioè una via di mezzo fra i metalli e i non metalli. Se
viene lasciato allo stato puro è un buon isolante; ma diventa un
conduttore, con caratteristiche particolari, se combinato con piccole
quantità di altri elementi (si dice allora che viene "drogato").
Il
silicio viene drogato positivamente (o anche drogato "+" o P) quando viene
aggiunto del boro, negativamente (o drogato "-" o N) quando viene aggiunto
dell'arsenico.
Se una piastra di silicio monocristallino (cioè
costituita da un solo cristallo) viene drogata in parte P e in parte N, la
corrente può passare dalla parte P alla N ma non viceversa; un elemento
di questo tipo viene chiamato diodo. Un transistor si ottiene invece da una
piastra di silicio drogando negativamente una parte circolare, circondandola con
un anello drogato positivamente e ancora con un ulteriore anello drogato
negativamente.
Un transistor di questo tipo viene chiamato transistor NPN;
il centro è l'emettitore, l'anello intermedio la base e l'anello
più esterno il collettore.
Su una fetta di silicio vengono
realizzati insieme migliaia di transistor; il wafer di silicio viene poi inciso
con una punta per separare i singoli dispositivi, che sono appunto dei chip,
cioè dei frammenti.
Il chip, dopo essere stato collaudato, viene
montato in un contenitore di plastica (o package) munito di piedini di rame
(pins) rivestiti di oro o di stagno. I collegamenti tra piedini e circuiti del
chip sono installati sul telaio di plastica e sono realizzati con sottilissimi
fili d'oro o di alluminio. I piedini trasportano i segnali elettrici in ingresso
o in uscita e la corrente necessaria per l'alimentazione del chip.
I CIRCUITI INTEGRATI
Un circuito integrato (detto anche IC o CI)
è un chip su cui sono stati realizzati componenti diversi (transistor,
diodi e resistenze) collegati tra loro mediante connessioni metalliche in modo
da ottenere dei complessi circuiti elettronici miniaturizzati.
Il
procedimento di realizzazione è molto complesso e spesso si avvale
dell'ausilio del computer.
A seconda dell'organizzazione dei circuiti sul
chip si possono ottenere chip con funzioni diverse:
- chip per
l'elaborazione dei dati (microprocessori),
- chip per la memorizzazione di
informazioni (memorie),
- chip per funzioni di interfaccia tra
microprocessore e dispositivi periferici,
- chip per la gestione del video,
della tastiera, dell'orologio ecc.
Per realizzare un circuito integrato il
wafer di silicio con i suoi chip viene rivestito da uno strato di alluminio
mediante un procedimento di evaporazione sotto vuoto.
Successivamente
l'alluminio vie asportato dove non serve, con una tecnica fotolitografica,
lasciando solo delle sottili tracce metalliche che permettono di realizzare i
collegamenti tra i vari dispositivi come se si trattasse di veri e propri fili
conduttori.