Il funzionamento di un Personal Computer

La natura e le tipologie dei computer

Un computer è un dispositivo elettronico programmabile che esegue calcoli o operazioni logiche in modo automatico, sfruttando un insieme di istruzioni chiamato programma. Questi dispositivi si suddividono in due categorie principali: i computer a scopo generale (general purpose), che possono essere programmati per svolgere una vasta gamma di compiti, e i computer a scopo specifico (special purpose), progettati per eseguire una particolare funzione. Tra i computer a scopo generale, il Personal Computer (PC) è progettato per l'uso personale e si distingue per la sua versatilità e capacità di personalizzazione. Il concetto di PC è stato popolarizzato da IBM con il suo IBM PC nel 1981, sebbene Apple avesse introdotto precedentemente l'Apple II. I PC possono presentarsi in diverse forme, come desktop, laptop, tablet e altre varianti, ognuna adatta a differenti contesti d'uso.

Configurazione e componenti di un PC desktop

Un PC desktop è un tipo di computer progettato per un utilizzo stazionario e si compone di diversi componenti chiave alloggiati all'interno di un gabinetto o case. La scheda madre è il fulcro del sistema, che collega tutti i componenti hardware, tra cui la CPU (Unità di Elaborazione Centrale), i moduli di memoria RAM (Random Access Memory), le schede di espansione e i dispositivi di archiviazione. Il case è scelto in base alle dimensioni della scheda madre e alle esigenze di spazio per i componenti interni. L'alimentatore (Power Supply Unit, PSU) fornisce energia elettrica ai componenti convertendo la corrente alternata in corrente continua e deve essere adeguato al consumo energetico del sistema. La scheda madre contiene anche il chipset, che coordina il flusso di dati tra i componenti ad alta velocità (gestiti dal Northbridge) e quelli a bassa velocità (gestiti dal Southbridge), e le memorie RAM, essenziali per l'elaborazione temporanea dei dati.

Il processo di avvio di un PC

Il processo di avvio di un PC, noto come boot, inizia con il reset hardware, durante il quale la CPU inizia ad eseguire le istruzioni dal BIOS (Basic Input/Output System) situato in un indirizzo di memoria predefinito (FFFF0h). Il BIOS effettua il POST (Power-On Self Test) per testare e verificare il corretto funzionamento dei componenti essenziali come la RAM, la tastiera, i dispositivi di archiviazione e le porte di comunicazione. Dopo il POST, il BIOS identifica il settore di avvio (boot sector) dell'unità di archiviazione selezionata per caricare il sistema operativo. I dati di configurazione del sistema sono conservati nella CMOS RAM, mantenuti da una batteria tampone anche quando il PC è spento. La scheda video, equipaggiata con una GPU (Graphics Processing Unit), elabora e trasmette il segnale visivo al monitor.

Il firmware e i diversi tipi di ROM

Il firmware è un insieme di istruzioni software integrate in hardware, essenziale per l'avvio e il funzionamento di dispositivi elettronici, inclusi i PC. Esistono vari tipi di memoria ROM (Read-Only Memory), ciascuno con caratteristiche distinte: la Mask ROM, pre-programmata in fabbrica e non modificabile; la PROM (Programmable ROM), programmabile una sola volta; l'EPROM (Erasable Programmable ROM), che può essere cancellata con luce ultravioletta e riscritta; e l'EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), che può essere cancellata e riscritta elettricamente. La scelta del tipo di ROM è determinata dalle esigenze specifiche dell'applicazione e dalla frequenza con cui i dati necessitano di essere aggiornati o modificati.