Cosa è davvero un computer?

1. Intro

Con il termine computer si indica un dispositivo fisico che permette di implementare il funzionamento di una Macchina di Turing. La Macchina di Turing è il frutto di un esperimento mentale concepito dal matematico Alan Turing in un articolo del 1936. Tale macchina è in grado di leggere e manipolare dei dati, rappresentati da un alfabato di simboli riportati su un nastro di lunghezza teoricamente infinita, al fine di risolvere algoritmicamente il "problema della decisione", formulato anni addietro dal matematico David Hilbert. 

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Per quanto questa definizione sia molto affascinante e rigorosa - soprattutto per i puristi della matematica - non ci dice quali funzioni effettivamente svolga un computer né come le svolga. Pertanto è opportuno cercare delle definizioni più operative. Quindi si può dire che un computer è una macchina che svolge come funzione principale quella di eseguire dei programmi - cioè sequenze ordinate di istruzioni che permettono di implementare un algoritmo. Senza dei programmi da eseguire, un computer è sostanzialmente inutilizzabile, poiché vengono meno le istruzioni operative che indicano al computer stesso come portare a termine le procedure cui dovrebbe essere preposto.

I computer hanno subito una evoluzione straordinariamente veloce da quando sono stati concepiti e realizzati: basti pensare che i primi computer digitali come ENIAC occupavano letteralmente degli enormi stanzoni, pesavano decine di tonnellate e funzionavano con delle valvole termoioniche. Nonostante questa rapida evoluzione, si può comunque affermare che i computer presentano tutti quanti dei componenti di base che li accomunano: possiedono sempre almeno una memoria e una CPU, cioè un microprocessore. 

 

2. Computer diversi per scopi diversi

Esistono molti criteri differenti per distinguere tra i vari tipi di computer. Il criterio forse più utile e immediato in questa distinzione è quello che ci permette di dire se un computer è riprogrammabile dall'utente, in questo caso si parla di computer general purpose; oppure se il computer non è riprogrammabile ed è dedicato ad un' unica funzione ben specifica - in questo caso si parla di computer special purpose. Ad esempio, un notebook come quelli che abbiamo a casa nostra è chiaramente un' instanza di un computer general purpose poichè possiamo usarlo per una varietà di attività e applicazioni diverse, mentre un microcontrollore usato per il controllo di in un macchinario industriale è un computer dedicato a una funzione estremamente specifica, e quindi un computer special purpose.

Adesso procederemo a vedere in rassegna i tipi di computer attualmente più comuni.

I mainframe. I mainframe sono computer utilizzati principalmente nelle grandi organizzazioni e nelle grndi aziende e in generale ovunque sia necessario coordinare una ampia rete informatica con consistenti necessità di potenza di calcolo e di coordinazione. Questi dispositivi sono costituiti da una grande e computazionalmente potente unità centrale che contiene tutte le CPU che coordinano il sistema inforomatico. A causa del grande calore dissipato da queste macchine, esse necessiano di operare a tempetature relativamente basse in ambienti costantemente raffreddati e condizionati. 

I supercomputer. I supercomputer sono dei calcolatori caratterizzati da enormi capacità computazionali e strutturati secondo architetture altamente parallelizzate che abilitano l'utilizzo di processori vettoriali (array CPU) oppure GPU (Graphics Processing Unit). Rispetto ai mainframe, si caratterizzano per il fatto che i supercoputer sono spesso destinati ad applicazioni di calcolo ad alte prestazioni come calcolo scientifico, simulazioni numeriche, previsioni meteorologiche, etc. Questo tipo di strumenti sono solitamente utilizzati da grandi istituzioni di ricerca, le quali collaborano anche alla progettazione e alla realizzazione di questi colossi del calcolo.

I minicomputer.  Si tratta di elaboratori dalla concezione molto simile a quella dei mainframe, ma di costo e potenza molto più contenuti. Solitamente sono impiegati da aziende di dimensioni medio-piccole e da singoli dipartimenti di ricerca. Per avere un termine di paragone: se un mainframe può occupare l'intero piano di un edificio, i minicomputer hanno delle dimensioni comparabili a quelle di un armadio.

Gli home computer e i personal computer. Con home computer, si intende una generazione di macchine che, derivando dai microcomputer, si affermò a livello di mercato negli anni '80 per essere poi sostituiti completamente negli anni '90 dai personal computer. Gli home computer erano dispositivi dal costo relativamente modesto e di uso domestico. Essi ebbero un ruolo di grande importanza nel contribuire all'alfabetizzazione informatica della popolazione generale. Alcuni tra i più attempati tra noi possono ricordare il Commodore 64: un esempio di home computer che ebbe un glorioso successo commerciale. Strettamente legato all'home computer, è il concetto di personal computer - al quale siamo tutti ormai avvezzi. I PC sono dei microcomputer pensati per l'utilizzo da parte di un singolo utente. Il paradigma del PC e della computazione diffusa, è quello che è poi divenuto dominante e che ha permesso lo sviluppo di PC sempre più potenti e customizzabili.

I microcontrollori. I microcontrollori sono dei minuscoli computer completamente contenuti in un singolo circuito integrato. Sono calcolatori di ridotte dimensioni ma estremamente importanti nell'ingegneria industriale. Essi sono dedicati a singole applicazioni in sistemi informatici di tipo embedded. Per quanto il grande pubblico non sia molto abituato all' idea dei microcontrollori, questi rappresentano il tipo più diffuso di computer e si trovano in moltissimi oggetti di uso comune, comprese automobili ed elettrodomestici. Essendo dei computer a tutti gli effetti, essi sono costituiti da una CPU, una certa quantità di memoria (RAM e ROM) e tutta una serie di interfacce di Input/Output (I/O).

Le workstation. Con workstation si intende un  computer di tipo general purpose, pensato per essere utilizzato da un singolo utente, ma dotato di maggiore potenza di calcolo - perciò una workstation è anche più costosa rispetto a un PC. Solitamente queste macchine sono ottimizzate per il calcolo numerico, per la simulazione o per il rendering grafico e sono impiegate in aziende e centri di ricerca.

I notebook. I notebook (detti anche laptop) sono di computer portatili che possono essere agevolmente conservati in uno zaino. Sono attualmente molto diffusi per l'uso personale e grazie alla tecnologia delle batterie che va sempre migliorando, possono essere utilizzati in maniera mobile. La loro potenza di calcolo e di memoria è paragonabile a quella di un normale PC, ma si distinguono appunto per il fatto di essere portatili.

I tablet. I tablet sono dei computer delle dimensioni di una tavoletta con un grande schermo touch-screen. Il tablet possiede caratteristiche simili a quelle di un PC, ma grazie allo schermo touch-screen e all'utilizzo sempre maggiore di pennini e tavolette grafiche, esso si distingue per una maggiore capacità di input e per essere generalmente più user-friendly.

Gli smartphone. A livello prestazionale gli smartphone sono molto simili a dei tablet, con l'aggiunta della possibilità di effettuare comunicazioni e ricetrassmissione dati. Hanno trovato una diffusione enorme come telefoni cellulari e sono i dispositivi principali attraverso cui fruiamo i social network. 

Le console per il gaming. Le console sono dei computer domestici di tipo special purpose ottimizzate per la grafica e i videogiochi. Visto il loro successo commerciale, rappresentano attualmente un settore importate per lo sviluppo di CPU e, insieme alle applicazioni di Deep Learning, GPU sempre più efficienti e performanti.

3. Conclusioni

In questo brevissimo articolo abbiamo visto una definizione operativa di computer e abbiamo passato in veloce rassegna i tipi di computer più comuni. Naturalmente è impossibile approfondire una questione così complessa in questo poco spazio, ma è al di fuori di ogni dubbio il fatto che i computer abbiano avuto un impatto enorme sulla nostra vita come individui e sulla società in generale ed è ragionevole dire che forse, con l'affermarsi sempre più prepotente dell'intelligenza artificiale e delle tecnologie dell'automazione, il ruolo dei computer per il funzionamento delle nostre società e delle nostre economie sarà sempre più preponderante.

 

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