Struttura a bus

Un computer, dal punto di vista hardware, è composto da un sistema di processori, memorie, controller per i collegamenti alle periferiche. Dispositivi interconnessi fra di loro per poter effettuare le elaborazioni richieste.

I componenti sono collegati e comunicano utilizzando stringhe binarie che vengono inserite nel bus che, sostanzialmente, si compone, concettualmente, di un insieme di fili paralleli (piste di rame nella realtà) che permettono il passaggio dei segnali elettrici fra un componente e l'altro. Quello mostrato in figura è il bus esterno; esistono anche dei bus interni, per esempio, nella CPU per permettere il passaggio di segnali fra le varie unità che la compongono.

I controller sono dispositivi elettronici che consentono l'uso delle unità di Input/Output. Una unità di I/O, o periferica, è composta da una parte meccanica che è la periferica stessa (la stampante, un HD, un mouse ...) e una parte elettronica, il controller appunto, che governa la parte meccanica.

Un importante vantaggio del modello a bus è quello di essere modulare: si può, per esempio aggiungere, in qualsiasi momento, una periferica: basta inserire la scheda-controller e collegare il cavo della periferica. Allo stesso modo, se una periferica non funziona o si vuole sostituire, basta rimuovere il controller senza che questa operazione abbia una qualche influenza sul funzionamento del resto dei dispositivi.

La CPU, nei PC, è contenuta, fisicamente, in un unico circuito che viene chiamato microprocessore (spesso abbreviato in μP). Certe volte vengono usati i due termini, processore (microprocessore) e CPU, come sinonimi anche se le funzioni di una CPU potrebbero essere svolte da più processori.

(immagine tratta da http://www.kids-online.net)

Fisicamente il cuore di un computer è la motherboard (scheda madre): circuito stampato che contiene tutti i circuiti per interfacciarsi con i vari componenti e il bus. Nell'immagine, riportata a lato, si notano: gli slot di espansione (in basso a sinistra): sono i connettori sui quali si inseriscono i controller per le periferiche, ma anche (immediatamente sopra) per inserire una scheda per la CPU. In alcuni casi la CPU è inserita in un apposito alloggiamento saldato nella scheda. Sulla destra, in alto, si possono notare, inoltre, gli slots per inserire le schede di memoria vari circuiti di servizio per gestire i collegamenti la ROM che contiene il BIOS (in basso a destra) per gestire la fase di avvio

Anche se il bus fisicamente è un insieme unico di collegamenti per lo scambio di informazioni fra i vari componenti ad esso collegati, si possono, dal punto di vista logico, distinguere tre bus, in ragione del tipo di dati che viaggiano in essi:

• Data Bus (Bus dati): in questo bus viaggiano i dati che si scambiano i vari componenti. Per esempio i dati che dalla memoria centrale vanno verso la CPU per essere elaborati o quelli che dalla CPU vanno verso la memoria per essere conservati.

• Address Bus (Bus indirizzi): in questo bus viaggiano gli indirizzi di memoria cui si vuole accedere. Come si esaminerà più avanti, i posti (le locazioni) in cui si conservano i dati, sono identificati da numeri, gli indirizzi appunto. Ad ogni locazione o registro di memoria accessibile è associato, in modo univoco, un indirizzo. Si fa notare che registri di memoria sono presenti anche nelle interfacce verso le periferiche: i dati che vanno, per esempio, verso una stampante, vengono depositati in tali registri. Sarà poi il controller che si occuperà di gestire la stampa fisica dei dati.

• Control Bus (Bus controlli): in questo bus viaggiano tutti i segnali di sincronizzazione fra i vari dispositivi, necessari per la comunicazione.

Se un dispositivo deve comunicare con un altro: invia il comando lungo il bus controlli, l'indirizzo interessato nel bus indirizzi e il dato nel bus dati.