I principali campi di applicazione dell'informatica

Come nascono i programmi e l'automazione del mondo

Spesso diamo per scontato che basti fare "doppio click" su un'icona per far partire un programma, ma dietro questo semplice gesto si nasconde un mondo di interazioni complesse. Abbiamo visto che l'hardware comunica tramite impulsi elettrici e che il Sistema Operativo fa da intermediario per noi. Ma come è fatto realmente un programma e come fa la CPU a comprenderlo?

Il viaggio del programma: dal Disco alla RAM

Quando apriamo un'applicazione, il Sistema Operativo riconosce il nostro input (es. il click del mouse) e va a cercare il programma sul disco fisso (HDD o SSD). Poiché il disco è una memoria di massa molto lenta, il Sistema Operativo non fa dialogare direttamente la CPU con il disco, altrimenti il computer sarebbe esasperatamente lento.

Il Sistema Operativo copia quindi una parte del programma (le istruzioni necessarie in quel momento) dal disco alla RAM. La RAM è velocissima ed è in grado di dialogare alla pari con la CPU. In questo modo, la CPU non dovrà più attraversare l'intero sistema per chiedere ogni singola operazione, ma avrà tutto pronto e a portata di mano.

Come lavora la CPU: un'istruzione alla volta

La CPU è una calcolatrice incredibilmente potente, in grado di eseguire miliardi di calcoli al secondo (i Gigahertz). Ma nonostante questa enorme velocità, la CPU esegue una singola istruzione alla volta.

Il processo è meccanico e ripetitivo: la CPU (tramite la sua unità logica matematica) va nella RAM, "pesca" la prima istruzione (es. 7 + 10), la esegue e salva il risultato. Poi torna nella RAM, pesca la seconda istruzione (es. 17 è maggiore di 27?) e la esegue. Questa sequenza ininterrotta di "pesca ed esegui" avviene a una velocità tale da darci l'illusione che il computer stia facendo mille cose contemporaneamente, come calcolare la traiettoria di un proiettile in un videogioco o aggiornare i pixel sullo schermo.

Dal Programmatore alla CPU: il ruolo del Compilatore

Se la CPU fa solo semplici calcoli e confronti numerici, come è possibile che esistano videogiochi e programmi così complessi? Tutto nasce dal programmatore.

Un programmatore non scrive il codice usando i numeri che legge la CPU, ma utilizza un linguaggio di programmazione, formato da parole e regole logiche comprensibili per un essere umano (ad esempio, int b = 10; per dichiarare un numero intero). Questo testo si chiama codice sorgente.

Poiché la CPU non capirebbe mai il codice sorgente, serve un "traduttore". Questo traduttore è un software chiamato Compilatore. Il suo compito è prendere il codice scritto dal programmatore e trasformarlo in una lista lunghissima di calcoli e istruzioni elementari, pronte per essere salvate sul disco ed eseguite, una alla volta, dalla CPU.

Perché studiare l'informatica? "Il software si sta mangiando il mondo"

Nel mondo della tecnologia circola una frase famosa: "L'informatica si sta mangiando il mondo". Questo significa che il software sta progressivamente automatizzando qualsiasi processo della nostra società.

Pensa al calcolo delle tasse: secoli fa, per stabilire quanti denari dovesse pagare un proprietario terriero per i suoi 500 acri, un impiegato doveva fare i conti a mano sui registri di carta. Oggi, l'Agenzia delle Entrate utilizza grandi database e software che elaborano milioni di dati in frazioni di secondo. I computer non hanno inventato le tasse o la contabilità, ma hanno automatizzato e velocizzato il modo in cui gestiamo queste informazioni.