Cos’è il modello IPO?

Fondamentalmente, l’elaborazione dei dati da parte del computer o dell’essere umano si svolge sempre con la stessa sequenza: input, processo, output (IPO). Per questo motivo nell’ambito dell’elaborazione automatica dei dati il modello IPO è applicabile a livello universale. Descrive anche come funzionano e come lavorano i computer.

Il modello IPO: la base dell’elaborazione dei dati

L’acronimo “IPO” è ricavato dalle prime lettere delle parole inglesi Input, Process e Output. Il significato è quasi autoesplicativo:

1. I dati vengono introdotti tramite appositi dispositivi di input in unità di elaborazione come i computer.
2. Dopodiché vengono elaborati secondo regole predefinite.
3. Infine, sono visualizzati o restituiti all’utente finale tramite diversi dispositivi di visualizzazione o di output.

Il modello IPO descrive quindi il processo di base dell’elaborazione dei dati ed è un importante schema fondamentale dell’EAD. Non fa differenza se i dati sono inseriti ed elaborati da un computer o da un essere umano: l’importante è che la sequenza di elaborazione resti la stessa. La descrizione dei sistemi secondo il modello IPO può riferirsi all’intero sistema o solo a parti di esso. Un esempio pratico: un computer riceve un input globale per poi elaborarlo e restituirlo in determinati settori parziali del sistema.

Perché è importante il modello IPO?

Si potrebbe pensare che ciò che descrive il modello IPO è un’ovvietà. Ma in realtà dal punto di vista dello sviluppo dell’hardware e del software rappresenta una guida importante. Solo quando le strutture di base dell’elaborazione dei dati corrispondono al modello IPO si può presupporre che il processo input e output funzionerà come desiderato, senza errori.

Di seguito spieghiamo l’importanza del modello IPO per lo sviluppo di hardware e software.

Hardware

Nello sviluppo hardware deve essere chiaro quali tipi di segnali di ingresso devono essere elaborati dalle unità fisiche. Da questo dipendono, infatti, i dispositivi attraverso cui devono essere inseriti i dati. Le unità necessarie sono definite in base alla modalità di elaborazione. Le azioni da eseguire dopo l’input determinano i dispositivi da usare per rappresentare e restituire l’output.

Software

Anche lo sviluppo software viene eseguito secondo il modello IPO. I programmi devono essere sviluppati sin dall’inizio tenendo conto dei dati di input per comprendere come usarli. Ad esempio, per programmi di testo o di sistema, l’input, l’elaborazione dei dati e l’output sono diversi da un programma di progettazione o da un lettore multimediale. A seconda del comando di input, in determinate circostanze, potrebbe essere necessario controllare altri dispositivi di output o unità. Quindi, anche i paradigmi di programmazione e gli algoritmi utilizzati nello sviluppo del software dipendono dal modello IPO.

Come funziona il modello input output (IPO)

A livello generale e universale, la sequenza e il processo di elaborazione dei dati in base al modello IPO sono i seguenti:

Input (“I”)

L’input dei dati rappresenta un comando o un’istruzione al dispositivo o al sistema. A seconda delle esigenze, i dati possono essere inseriti tramite diversi dispositivi di input, tra cui:

• Tastiera del computer
• Mouse
• Microfono
• Schermo touch
• Touchpad
• Scanner
• Webcam
• Controllo ottico
• Tastiera su schermo
• Controller da gioco/joystick

Tramite i dispositivi di input, i comandi e i dati vengono inseriti in forme e modi diversi, ad esempio cifre, clic, simboli, tasti di scelta rapida di Windows, comandi vocali, comandi touch, dati visivi o scansioni di documenti. A seconda del dispositivo e del programma con cui lavori, i dati vengono elaborati in modo diverso.

Processo (“P”)

L’elaborazione e il calcolo dei dati inseriti sono eseguiti in apposite unità. Tra le più importanti figurano il processore (CPU), la RAM e la scheda grafica (GPU). Decisiva per l’elaborazione è la coppia formata da processore e RAM, che calcola l’output e traduce il comando di input, mentre in parallelo salva i dati e li rende disponibili nella cache.

Per il salvataggio si usano dischi rigidi, RAM, spazi di archiviazione cloud, DVD e chiavette USB. Occorre tuttavia tenere presente che una memoria non può essere considerata come un’unità di elaborazione, bensì assume una posizione separata nella sequenza IPO. I dispositivi di output comandati e i dati elaborati sono determinati dall’algoritmo.

Output (“O”)

Per restituire i dati elaborati come desiderato, i computer e i dispositivi elettronici dispongono di apposite unità di output. Sono preposte a visualizzare i dati elaborati, ad esempio, su un monitor/schermo o riprodurli tramite altoparlanti, stampanti, proiettori o cuffie. Secondo il modello IPO anche il movimento del puntatore del mouse sul monitor è un output, così come la visualizzazione delle lettere digitate o la stampa di un documento.

Dove trova applicazione il modello IPO?

Essendo valido a livello universale, fondamentalmente il modello IPO può essere trasposto in qualsiasi situazione in cui i segnali in ingresso devono produrre risultati. Il migliore esempio è costituito dai “dispositivi di input” del corpo umano: occhi, orecchie, naso, bocca o pelle. Percepiamo i segnali esterni sia passivamente, tramite gli odori, i rumori e l’ambiente visibile, sia attivamente, leggendo, guardando un film, ascoltando musica o gustando i nostri piatti preferiti. Attraverso i sensi e le unità di elaborazione come il cervello, gli organi, le ossa, i muscoli e i tendini, elaboriamo i segnali (immagini, colori, gusti, significati, odori o conversazioni) e produciamo risultati.

Per lo sviluppo di hardware e software efficiente, il modello IPO svolge un ruolo decisivo soprattutto dal punto di vista della ricerca guasti e dell’ottimizzazione delle prestazioni. Prevede test per rilevare se un segnale di input non produce l’output desiderato. Permette così di identificare ed eliminare errori o incompatibilità nei dispositivi di input o di output e difetti delle unità di elaborazione. In questo modo è possibile, ad esempio, anche determinare se l’elaborazione dei dati nei processori deve avvenire in parallelo su più core con il multithreading o l’hyper-threading e quali settori del kernel sono usati.

Il modello IPO: esempi di elaborazione dati

Troviamo esempi del principio di funzionamento del modello IPO ogni volta che vengono inseriti dati in un PC, smartphone, tablet, stampante, scanner o dispositivo Bluetooth. Digitando ad esempio una parola con la tastiera, attraverso le unità di elaborazione come la CPU, la RAM e i programmi di elaborazione testi, i segnali della tastiera vengono visualizzati sullo schermo come parola. Invece, facendo clic sul link di un video, il browser apre il relativo sito internet, i dispositivi audio del computer avviano la riproduzione del sonoro e il video viene visualizzato sul monitor.

Lo stesso succede quando effettuiamo impostazioni in una stampante come formato, colori e numero di copie, avviamo il processo di stampa e alla fine teniamo in mano il documento stampato. In linea di principio ogni macchina che svolge una determinata funzione applica quindi il modello IPO. Può trattarsi di un bancomat per prelevare contanti o visualizzare la situazione del conto, di uno scanner per acquisire documenti, di una console di gioco con schermo e controller collegati o di un impianto audio con altoparlanti.

Conclusione

Il modello IPO rappresenta una guida importante per garantire un’elaborazione dei dati efficiente e senza lacune.Aiuta a prevenire errori tra input e output o, se presenti, a identificarli, consentendo di organizzare i processi di elaborazione dei dati nel modo più continuativo possibile e risparmiando risorse.