Pronto? Ciao Elvis, Come va? I tuoi amici marziani ti hanno chiesto di spiegargli l'architettura di Von Neumann? Ok, ti aiutiamo noi. Devi sapere che la quasi totalità dei moderni calcolatori (PC, smartphone, tablet ecc.) si basa su questa architettura presentata dall'ungherese John Von Neumann a cavallo degli anni 40 del secolo scorso. Tale schema architetturale basa il funzionamento di un calcolatore su un elemento centrale chiamato CPU (Central Processing Unit - Unità centrale di processamento), in altri termini, stiamo parlando del processore. La CPU si compone di due parti:
1) ALU - Arithmetic Logic Unit: la parte dedicata all'esecuzione dei calcoli
2) CU - Control Unit: l'unità che gestisce e coordina la ALU
Il processore, è dunque il vero e proprio cervello di un calcolatore, tuttavia, necessità di un altro elemento fondamentale dell'architettura di Von Neumann, senza il quale non potrebbe svolgere i calcoli. Stiamo parlando della Memoria Primaria, che nei moderni calcolatori prendere il nome di RAM (Random Access Memory - memoria ad accesso casuale). La RAM ha le seguenti principali caratteristiche:
1) PRIMARIA: in quanto viene utilizzata costantemente dal processore durante i calcoli
2) VOLATILE: poiché spegnendo il computer, essa perde tutti i dati
3) CASUALE: in quanto l'accesso alla stessa avviene in modo del tutto randomico
4) VELOCE: come diretta conseguenza del punto 3)
Tuttavia, nel normale funzionamento di un calcolatore, vi sono dati che necessitano di permanere anche dopo lo spegnimento della macchina. Pensiamo ai nostri più comuni documenti o file audio/video, quando copiamo o salviamo tali dati sul nostro computer, non li stiamo scrivendo sulla RAM ma bensì sulla cosiddetta Memoria Secondaria, la quale ha le seguenti caratteristiche:
1) NON VOLATILE: poiché spegnendo il computer i dati non vengono rimossi
2) ELEVATA CAPACITÀ: in quanto permette di salvare anche TB di dati
3) ACCESSO NON CASUALE: l'accesso è gestito dal File System del sistema operativo.
4) DISPOSITIVO SIA INPUT CHE OUTPUT: vedremo in seguito il perchè.
Bene, a questo punto caro Elvis, abbiamo: processore, memoria primaria e memoria secondaria. Cosa manca? Tutti quei dispositivi che ci permettono di comunicare col nostro computer, vengono chiamati anche periferiche e si dividono in:
1) Periferiche di Input: usate per immettere dati nel calcolatore (tastiera, mouse ecc.)
2) Periferiche di Output: restituiscono all'utente i risultati (monitor, altoparlanti ecc.)
Attraverso questi dispositivi, possiamo immettere e ricevere dati dal nostro calcolatore. Bene, adesso gli elementi che compongono l'architettura di Von Neumann ci sono proprio tutti: Processore, Memoria Primaria, Memoria Secondaria e Dispositivi Input/Output. Queste quattro componenti principali fanno tutte parte della cosiddetta scheda madre o motherboard di un computer e possono comunicare tra loro attraverso degli appositi canali di comunicazione definiti Bus. Il seguente schema riassume il tutto:
Dunque caro Elvis, ora che abbiamo visto insieme com'è fatta una macchina basata sull'architettura di Von Neumann, passiamo a vedere la fasi principali del suo funzionamento, che sono principalmente tre:
1) Fase di Input: nella quale l'utente immette dati all'interno del calcolatore per ricevere indietro un'output.
2) Fase di Elaborazione: durante la quale il nostro processore esegue i calcoli da noi richiesti e si prepara a produrre un'output (risultato)
3) Fase di Output: Dove i risultati dell'elaborazione ci vengono restituiti mediante gli omonimi dispositivi.
Queste tre fasi puoi trovarle riassunte nella seguente immagine:
Come vedi, la memoria secondaria di un calcolatore (per intenderci, l'hard disk o solide state drive di un computer), è contemporaneamente un dispositivo sia input che output. Quando ad esempio salviamo un documento, esso viene scritto sulla memoria secondaria, che svolge quindi la funzione di input. Quando invece vogliamo aprire quel documento, il nostro calcolatore lo prenderà dall'hard disk e lo caricherà nella RAM, in tal caso la memoria secondaria agisce in output assieme ad altri dispositivi (come ad esempio il monitor su cui leggiamo il nostro documento). Bene caro Elvis, adesso dovremmo davvero averti detto tutto riguardo la famosa architettura di Von Neumann. Se hai ulteriori dubbi, prova a vedere il nostro tutorial sul tubo e tumblr, o segui le nostre slide di spiegazione su instagram. A proposito! Ci trovi anche su Linkedin!