Computer

Il computer viene definito un meta medium. Tale termine sta ad indicare uno strumento in grado di racchiudere al suo interno tutti i possibili mezzi di comunicazione esistenti (televisione, radio, stampa, ecc..). Nel contesto di questa tesi è inoltre essenziale sottolineare la funzione del computer come strumento che ci permette di creare e divulgare tutti i materiali immateriali. Per materiali immateriali si intendono tutte le opere , i progetti, le idee che vengono smaterializzate in bit e sparse virtualmente in qualsiasi punto raggiungibile tramite la connessione dei computer stessi.

Per questo motivo è fondamentale che la competenza sia proporzionale alla libertà che può offrire questa macchina.

Definizione e caratteristiche

macchina di Turing.

Una macchina di Turing è un meccanismo ideale che opera su comandi in base a regole ben precise e costituisce un modello di calcolo. Essa ha la particolarità di essere retta da regole di natura molto semplice che riescono ad elaborare calcoli complessi grazie alla sua possibilità di scomporre operazioni complicate in semplici calcoli aritmetici.

Secondo l'architettura ideata da von Neumann: quindi tutti i computer hanno almeno una CPU, una certa quantità di memoria RAM di lavoro e una certa quantità di memoria non volatile (ROM, PROM, EPROM, EEPROM o Flash) in cui è scritto il primo programma da eseguire all'avvio del computer stesso: a seconda dei casi, questo programma può essere l'unico che la macchina eseguirà (firmware) oppure fare da trampolino di lancio per caricare il sistema operativo vero e proprio in memoria di lavoro: in questo caso si parla di loader (o di BIOS se assolve anche altre funzioni oltre a questa). In genere questi tre componenti si trovano fisicamente insieme nello stesso circuito integrato o sulla stessa scheda elettronica, che in questo caso viene detta scheda madre o mainboard. Importante ricordare che, attualmente, vi è una piccola quantità di memoria detta Cache all'interno della CPU; questo perché la velocità del Bus di collegamento fra CPU e Memoria è troppo bassa, quindi si avrebbe che in questi casi la CPU è "frenata" dal collo di bottiglia della RAM, ciò non avviene naturalmente se si ha una piccola quantità di memoria all'interno della CPU stessa, nella quale vengono caricate le informazioni che vengono elaborate più spesso.

Oltre ad eseguire programmi, un computer deve anche poter comunicare con l'esterno: per questo sono sempre presenti anche un certo numero di interfacce verso vari dispositivi. Quasi sempre, tranne i casi di microcontroller molto semplici, è prevista la possibilità di collegare una tastiera e un dispositivo di visualizzazione (monitor, stampante, display). Inoltre in genere un computer fa uso di memorie di massa per registrare i dati e i programmi liberando la memoria RAM, e quasi sempre è possibile collegare ad esso periferiche esterne e schede di espansione.

Tipologie di computer

I computer possono essere divisi in alcune categorie molto generali, a seconda delle loro caratteristiche salienti, dell'uso che in generale se ne fa, del software e dei sistemi operativi che fanno girare e dell'epoca in cui sono comparse. Le definizioni nel tempo sono molto cambiate e i confini non sono mai così netti.

Mainframe

All'inizio dell'informatica i computer occupavano stanze intere, l'energia richiesta per il funzionamento ed il raffreddamento era elevata e, naturalmente, erano costosissimi; per questo motivo li si tendeva a sfruttare il più possibile e, quindi, l'utilizzo era suddiviso generalmente fra un numero di utenti piuttosto grande.

Minicomputer

In un secondo tempo, negli anni '60, in particolare da Digital e da HP, vennero introdotti elaboratori dal costo abbastanza ridotto da poter essere comprati anche da piccole aziende o da singoli dipartimenti di ricerca e di dimensioni paragonabili ad un armadio. Questo permise un utilizzo più flessibile e quindi le prime sperimentazioni in campo informatico. Per distinguerli dai mainframe venne coniato il termine minicomputer.

Microcomputer

All'inizio degli anni '70 l'introduzione del primo microprocessore, l'Intel 4004, rese disponibili computer dal prezzo abbastanza ridotto da poter essere acquistati anche da una singola persona. La prima generazione di questi dispositivi era destinata soprattutto agli appassionati, perché di difficile utilizzo. I personal computer possono essere considerati microcomputer.

Home computer

La seconda generazione di microcomputer, che prende il nome popolare di home computer, fece il suo ingresso nel mercato nella seconda metà degli anni Settanta e divenne comune nel corso degli anni Ottanta, per estinguersi entro i primi anni Novanta con l'ascesa dei personal computer. Gli home computer, macchine a costo contenuto e di utilizzo prevalentemente domestico, contribuirono largamente a diffondere a livello popolare l'uso del computer e all'alfabetizzazione informatica di vasti strati di popolazione (specie giovanile) nei paesi sviluppati. Basati su processori a 8 bit e costruttivamente molto semplici, erano dotati di interfacce esclusivamente testuali e come memorie di massa sfruttavano, almeno inizialmente, le cassette audio. Erano utilizzati prevalentemente come console per videogiochi, oppure per i primi approcci con la programmazione. Con oltre dieci milioni di macchine vendute, il più rappresentativo computer di questa categoria è il Commodore 64. Anche lo ZX Spectrum della Sinclair ha avuto buona diffusione.

Personal computer

Per Personal Computer si intende un microcomputer economico destinato, prevalentemente, ad un utilizzo personale da parte di un singolo individuo. Si distingue da un Home computer principalmente perché si prestano - grazie alle maggiori risorse hardware e software a disposizione - ad utilizzi maggiormente produttivi rispetto a questi ultimi, destinati ad un utilizzo ludico o didattico. Dato che la definizione di Personal Computer nacque con la diffusione dei computer PC IBM, oggi per Personal Computer (PC), spesso si intende un computer da essi derivato.

Cenni di storia dei computer

La storia dei computer come li conosciamo adesso è molto breve: il primo computer digitale è del 1946, basato su una architettura ideata negli anni 40 da Von_Neumann ed Alan Turing. Tuttavia è possibile tracciare una linea che risale ai primi strumenti usati dall'uomo per aiutarsi nel calcolo (dopo le dita): l' abaco, le macchine meccaniche per addizionare (p.es. la macchina di Pascal).

Con la rivoluzione industriale, l'invenzione del telaio meccanico a schede (in cui il tipo di tessuto veniva programmato da delle schede infilate nella macchina) costituisce un precursore dell' "Analythical Engine" di Charles Babbage, primo calcolatore in grado p.es. di risolvere polinomi. Intorno alla seconda guerra mondiale ha grande importanza il lavoro di Alan Turing: la formalizzazione dell'idea di programma e di computer, con la macchina di Turing (1936).

L’Eniac del 1946 è il primo computer digitale per applicazioni generali. Funzionamento a valvole, successivamente soppiantate dai transistor e dai circuiti integrati. L'input veniva dato con delle schede perforate, le memorie di massa erano costituite da nastri magnetici e la RAM, basata su nuclei di ferrite. Il "computer" era ancora inteso come "calcolatore". Solo più tardi il computer passa ad essere un più generico "elaboratore di dati".

Negli anni 80 viene introdotto il personal computer. Si tratta di macchine con dischi da 5 pollici e mezzo, con una capienza di circa 90K, ed una RAM di poche decine di migliaia di bytes. Alcuni modelli: l' IBM PC (1981) della "International Business Machines" (più un gran numero di computer con esso compatibili a livello hardware); l' Apple II della "Apple Computers"; nonché varie macchine per uso tipicamente ludico (Sinclaire ZX Spectrum, Commodore VIC 20, Commodore 64, ecc.). Nasce il sistema operativo MS-DOS ("Microsoft Disc Operating System") della Microsoft. Il computer "MacIntosh" della ditta Apple segna una rivoluzione nei sistemi di interfaccia tra utente e sistema. Il mac introduce le finestre grafiche, le icone grafiche ed il sistema di puntamento con il mouse e il floppy disc da 3 pollici e mezzo (il floppy che non è moscio).

Si inizia così a produrre macchine amiche per avvicinare il computer all'utente medio. I dati e le operazioni vengono rappresentati in una forma iconica intuitiva e gradevole per l'utente, che allo stesso tempo viene protetto da qualsiasi informazione tecnica sul funzionamento interno della macchina. All' accensione del mac appare una faccina sorridente, quando il sistema si blocca viene visualizzata una bomba al posto di un più informativo messaggio di errore.

Il concetto viene ripreso dalla Microsoft con lo sviluppo di Windows, un sistema di interfaccia grafica per computers IBM-PC e compatibili, tuttora in uso. Al momento, la maggior parte dei computer del mondo sono compatibili IBM-PC basati sui microprocessori della Intel (serie 80x86), o su vari microprocessori di altre società in grado di eseguire le stesse istruzioni.

Reti di computer

Lo scopo principale di una rete di calcolatori è la condivisione di informazioni e risorse (sia hardware che software). In altre parole è un sistema che fornisce servizi relativi al trasferimento di informazioni ad una popolazione di utenti distribuiti geograficamente. Le reti di calcolatori generano traffico di tipo fortemente impulsivo, a differenza del telefono, e per questo hanno dato origine - e usano tuttora - la tecnologia delle commutazione di pacchetto.

1. A seconda dell'estensione geografica, si distinguono diversi tipi di reti:

• LAN (Local area network) se la rete si estende all'interno di un edificio o di un comprensorio, con una estensione entro i 10 km
• WLAN (wireless local area network) se la rete locale è basata su una tecnologia di radio frequenza (RF), permettendo una modesta mobilità
• MAN (metropolitan area network) se la rete si estende all'interno di una città, con una estensione entro i 100 km
• WAN (wide area network) se la rete si estende oltre i limiti indicati finora (tipicamente è una rete che copre una nazione, o un continente, se non addirittura il pianeta).

1. In base alla velocità della rete:

Sulle classiche reti su doppino telefonico è possibile realizzare reti con diverse tecnologie:

• Usare modem per codificare segnali digitali sopra le comuni linee telefoniche analogiche. La velocità è limitata a circa 56 Kbit/secondo, però con il grande vantaggio di non dover modificare la rete distributiva esistente.

• Le reti ISDN portano tipicamente a casa dell'utente due canali telefonici in tecnologia digitale. La tecnologia ISDN è ormai molto diffusa nei paesi sviluppati. Usandola per la trasmissione dati, arrivano ad una velocità massima di 128 Kbit/secondo, senza compressione, sfruttando in pratica due connessioni dial-up in parallelo, possibili solo con determinati provider. La velocità su un singolo canale è invece limitata a 64 Kbit/secondo.

• Le linee ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) richiedono l'installazione di nuovi apparati di commutazione nelle centrali telefoniche e l'utilizzo di filtri negli impianti telefonici domestici per separare le frequenze utilizzate per la trasmissione dati da quelle per la comunicazione vocale. La loro diffusione sul territorio è limitata dai costi, che la rendono conveniente solo nelle aree maggiormente sviluppate. ADSL è l'ultimo sviluppo sull'infrastruttura esistente di doppino telefonico. Durante la connessione tramite ADSL è possibile continuare a utilizzare il telefono in quanto le frequenze della voce e dei dati non si sovrappongono. Questa tecnologia è inoltre chiamata Asimmetric in quanto le velocità di download e di upload non sono uguali: in Italia sono tipicamente pari a 4 Mbit/secondo in download e 512 Kbit/secondo in upload.

Tra i candidati a sostituire il doppino per la distribuzione domestica dei servizi di telecomunicazioni, si possono citare:

1. le fibre ottiche.
2. le infrastrutture della TV via cavo (diffusa soprattutto negli USA).
3. il trasporto di dati sulla rete elettrica.
4. le reti wireless.
5. le reti satellitari (che però sono tipicamente unidirezionali, dal satellite alla casa dell'utente, mentre il canale di ritorno deve essere realizzato con altre tecnologie, spesso su doppino telefonico.
6. Le LAN supportano invece velocità di 10/100 Mbit/s, o anche 1 Gbit/s, su cavi in rame dalle caratteristiche adeguate (CAT5 o superiore), o su fibra ottica.