Un computer moderno, dal punto di vista elettrico ed elettronico, è un sistema complesso basato sull’elaborazione di segnali elettrici attraverso circuiti digitali. Alla base del suo funzionamento c’è l’uso della corrente elettrica per rappresentare ed elaborare informazioni in forma binaria, cioè sotto forma di 0 e 1. Ogni bit, l’unità minima di informazione, corrisponde a uno stato elettrico: assenza di tensione (0) o presenza di tensione (1).
Tutto ha inizio dall’alimentatore, che converte la corrente alternata proveniente dalla rete elettrica in corrente continua a basso voltaggio, necessaria per il funzionamento dei vari componenti interni. Le tensioni tipiche fornite sono di 3.3V, 5V e 12V. Questi livelli di tensione vengono poi utilizzati per alimentare i circuiti elettronici che costituiscono la CPU, la RAM, la scheda madre, le memorie di massa e altri dispositivi.
La CPU, o unità centrale di elaborazione, è il cuore computazionale del sistema. Al suo interno si trovano miliardi di transistor, che sono microscopici interruttori in grado di accendersi e spegnersi in base al passaggio della corrente. I transistor vengono organizzati in circuiti logici, che eseguono operazioni matematiche e logiche su insiemi di bit. Ogni operazione avviene in sincronia con il clock del sistema, un oscillatore che genera impulsi elettrici regolari, consentendo alla CPU di eseguire milioni o miliardi di operazioni al secondo.
Questi circuiti logici sono costruiti a partire da componenti base chiamati porte logiche, ciascuna delle quali implementa una funzione logica elementare come AND, OR, NOT, XOR, ecc. Le porte logiche ricevono uno o più segnali elettrici in ingresso e ne producono uno in uscita, secondo regole precise. Combinando molte porte logiche, si costruiscono circuiti più complessi capaci di eseguire operazioni aritmetiche, confronti, salti condizionati e altre istruzioni fondamentali.
Un elemento chiave della logica sequenziale è il flip-flop, un circuito che può memorizzare un singolo bit. I flip-flop sono utilizzati per costruire registri, ovvero piccoli insiemi di bit che la CPU usa per conservare temporaneamente dati o istruzioni durante l’elaborazione. I registri sono tra i componenti più veloci e direttamente accessibili all’interno del processore, e rappresentano il nucleo operativo delle sue attività.
La RAM è una memoria temporanea ad accesso rapido, composta da celle di memoria realizzate con transistor e, spesso, condensatori. Ogni cella può mantenere uno stato elettrico che rappresenta un bit, ma questa carica deve essere costantemente rinfrescata per evitare la perdita dei dati. Per questo motivo, la RAM è considerata una memoria volatile: perde le informazioni quando viene tolta l’alimentazione.
Le memorie di massa, come gli SSD e gli HDD, hanno il compito di conservare dati anche in assenza di corrente. Gli SSD utilizzano celle di memoria flash, dove piccole cariche elettriche vengono intrappolate in strati isolanti per rappresentare i bit in modo stabile. Gli HDD, invece, utilizzano supporti magnetici, ma il controllo della lettura e scrittura è comunque gestito da circuiti elettronici.
Tutti questi componenti sono collegati e coordinati attraverso la scheda madre, che funge da dorsale del sistema. Su di essa si trovano i circuiti che dirigono i segnali elettrici, distribuiscono l’alimentazione e permettono la comunicazione tra i vari dispositivi tramite linee conduttive dette bus. Ogni segnale che passa sui bus rappresenta informazioni binarie, e viene gestito con precisione in base al clock del sistema e a protocolli di comunicazione ben definiti.
Anche la GPU, o unità di elaborazione grafica, è composta da miliardi di transistor e funziona in modo simile alla CPU, ma è ottimizzata per eseguire in parallelo moltissime operazioni su grandi quantità di dati, tipiche delle elaborazioni grafiche e visive.
In sintesi, un computer moderno è una macchina che funziona trasformando segnali elettrici in istruzioni eseguite in tempo reale. Ogni input ricevuto dall’esterno, come la pressione di un tasto o un clic del mouse, viene convertito in segnali elettrici che attraversano i vari componenti, attivando e disattivando transistor, elaborando bit, spostando dati da una memoria all’altra e producendo, infine, un risultato visibile o tangibile per l’utente.
Questo funzionamento è reso possibile da una complessa architettura di componenti digitali, basata sull’interazione tra logica combinatoria (porte logiche) e logica sequenziale (flip-flop, registri, contatori), orchestrata dal clock e dal flusso di corrente continua. L’intera macchina è progettata per manipolare stati elettrici in modo preciso, rapido e affidabile, secondo le istruzioni codificate nel linguaggio macchina.
Alessia 
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