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Storia dell'informatica - uniud 2009- 10 - corrado bonfanti - traccia lez. 7-8 1 ARGOMENTI  ANTECEDENTI CONCETTUALI E TENOLOGICI  LA SOLUZIONE DEFINITIVA:

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1 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez ARGOMENTI  ANTECEDENTI CONCETTUALI E TENOLOGICI  LA SOLUZIONE DEFINITIVA: STORED PROGRAM COMPUTER  IL PRIMO BOOM INFORMATICO  CENNI SULLE MACCHINE DI TURING

2 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez John von Neumann ( ) La celebre bozza in cui viene descritta la architettura di von Neumann (giugno 1945). Il punto qualificante del progetto consiste nel funzionamento in base al programma registrato in memoria (Stored Program Computer) e capace di automodificarsi durante lesecuzione. Il computer EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) fu costruito faticosamente alla Moore School dopo lesodo dei protagonisti dellENIAC. Divenne operativo appena nel 1951 presso il Laboratorio di ricerche balistiche dellesercito dove rimase in servizio fino al Von Neumann, comunque, non prese parte al progetto, dedicandosi invece allo IAS Computer

3 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Questa targa in pietra, affissa alla parete del vecchio laboratorio di fisica delluniversità di Manchester, può essere considerata il certificato di nascita (21 giugno 1948) del moderno computer elettronico a programma memorizzato (Stored Program Computer). I COMPUTER DI MANCHESTER I COMPUTER DI MANCHESTER Quando larchitettura di von Neumann divenne di dominio pubblico, negli USA e in Inghilterra si misero in moto una decina di progetti per realizzarla in pratica, anche con lintenzione di arrivare primi. Seppure di stretta misura, la palma del primato cronologico toccò allUniversità di Manchester, grazie alla scelta di non mirare subito al grande computer, bensì a una macchina minimale ma completa, da realizzare nel minor tempo possibile; non per nulla fu chiamata la baby machine.

4 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez F.C. Williams, a destra, e Tom Kilburn davanti alla memoria elettrostatica a tubo catodico (inventata e brevettata dallo stesso Williams, da cui la denominazione di tubo di Williams) che era uno dei punti di forza del computer di Manchester. Questo tipo di memoria e quello a linea di ritardo elettroacustica furono le due soluzioni adottate nei computer pionieristici. I COMPUTER DI MANCHESTER

5 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Il programma inaugurale preparato per il test della macchina baby machine e sopravvissuto in quaderno di laboratorio. Il programma vero e proprio, scritto in linguaggio macchina e codificato bit per bit, si trova nelle due colonne sulla destra. La macchina baby era veramente spartana: RAM di 32 parole di 8 bit ciascuna (il programma ne usa solo 27) il cui contenuto iniziale (istruzioni e dati numerici) veniva impostato parola per parola e bit per bit mediante una pulsantiera di 8 switch. I COMPUTER DI MANCHESTER

6 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Laspetto confusionale del laboratorio di fisica, durante la realizzazione del prototipo grande (Mark I), successivo alla macchina baby. I COMPUTER DI MANCHESTER

7 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Il prototipo sviluppato dalluniversità fu ingegnerizzato e prodotto industrialmente (nove esemplari venduti, un successo per quellepoca), in una veste più elegante rispetto a quella del laboratorio, negli stabilimenti della Ferranti Ltd. a Manchester. La massa dei circuiti è ora alloggiata nei grandi armadi laterali. Nel 1954 uno di questi computer (versione Mark I*) venne acquistato dal CNR e installato a Roma presso lINAC. Nella foto, tra i personaggi che lavorano al tavolo di controllo, quello in piedi è Alan Turing. I COMPUTER DI MANCHESTER

8 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Da sinistra: Julian Bigelow (direttore dellingegneria del computer), Goldstine, Robert Oppenheimer e von Neumann. Sullo sfondo, il computer dello IAS completato nel Oppenheimer, che al momento dirigeva lo IAS, era stato il direttore scientifico del laboratorio di Los Alamos dove si costruirono le prime bombe atomiche (Progetto Manhattan). Lo stesso von Neumann aveva collaborato al Progetto Manhattan e continuò ad occuparsi di questioni analoghe anche dopo la fine della guerra, come influente membro della AEC (Atomic Energy Commission) di cui fece parte anche Enrico Fermi. VON NEUMANN E LA IAS MACHINE

9 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez VON NEUMANN E LA IAS MACHINE

10 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez VON NEUMANN E LA IAS MACHINE Lasciata la Moore School e il progetto dellEDVAC - che ebbe vita stentata in quanto anche Eckert e Mauchly, conclusa lesperienza ENIAC, se nerano andati per la loro strada - von Neumann si dedicò con grande energia a progettare un computer per lo IAS (Institute of Advanced Study; Priceton) che era la sua sede accademica. In questa impresa dovette faticare molto per trovare i finanziamenti e, inaspettatamente, per superare la resistenza dei colleghi che vedevano infranta la tradizione di ricerca astratta e teorica propria dellIstituto: uno strumento, fosse pure atipico come il rivoluzionario computer, era fuori luogo tra quelle mura. Tuttavia lebbe vinta e ne risultò una macchina, completata nel 1952, molto diversa dallEdvac e più potente anche se di dimensioni fisiche contenute. Il progetto di massima per la IAS Machine risaliva alla fine del 1947 ed era stato formulato da von Neumann assieme a Arthur W. Burks e Herman H. Goldstine, suoi collaboratori allo IAS in un rapporto intitolato Preliminary discussion of the logical design of an electronic computing instrument. Tra le molte caratteristiche innovative, lo IAS Computer era concepito come macchina parallela, nel senso che ciascuno dei 40 bit che costituivano la parola era ubicato, nella stessa posizione, in uno dei 40 elementi fisici della memoria (tubi di Williams); al contrario di quanto avveniva nelle macchine seriali in cui i bit erano trattati uno alla volta, i bit di una parola potevano così essere operati tutti contemporaneamente e viaggiare appunto in parallelo, su altrettante linee di connessione, nei trasferimenti da un organo allaltro del computer, in particolare dalla/alla memoria. Questa accezione del parallelismo non va confusa con quella attuale, secondo la quale sintende il parallelismo dei processi elaborativi che vengono eseguiti contemporaneamente su diversi processori. Grazie alle idee innovative e al prestigio di cui godeva von Neumann, il modello della IAS Machine fu replicato quasi identico da parecchie altre istituzioni scientifiche, tra le quali il Laboratorio atomico di Los Alamos che battezzò il suo computer con il nome MANIAC (Mathematical Analyzer, Numerical Integrator and Computer).

11 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Anche Enrico Fermi fece largo uso del computer MANIAC, realizzato a Los Alamos nel 1952 sul modello dello IAS Computer e sotto la direzione di Nicholas (Nik) Metropolis. Fermi divenne rapidamente anche un esperto programmatore; tra le molte applicazioni di cui si occupò figura anche la simulazione numerica di fenomeni non lineari, una tecnica da lui concepita assieme al matematico Stanislaw Ulam e al fisico John Pasta. Fu grazie a queste sue approfondite esperienze che Fermi, nel 1954, suggerì la costruzione della CEP (Calcolarice Elettronica Pisana) di cui parleremo in una prossima lezione. Appunti di Fermi relativi al computer MANIAC (1952) conservati nel Fermi Archive - University of Chicago Library. Tra i vari dettagli interessanti, si noti la terminologia ancora arcaica: bigit invece di bit; order invece di instruction.

12 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Mentre lENIAC divenne operativo troppo tardi per concorrere al Progetto Manhattan, il computer dello IAS e poi naturalmente il MANIAC furono utilizzati intensamente per lo sviluppo della successiva bomba termonucleare (Bomba H). Le necessità di calcolo connesse allo sviluppo degli ordigni atomici e della missilistica a lungo raggio sono state negli USA tra le principali motivazioni per gli ingentissimi finanziamenti militari allo sviluppo del computer. Motivazioni e finanziamenti che si accentuarono nel clima arroventato della guerra fredda tra il Blocco Sovietico e quello Atlantico, e di cui la gara per la supremazia strategica nello spazio è stata un aspetto sostanziale anche se abbinato agli obiettivi scientifici.

13 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez Da sinistra: Mauchly, Groves e Eckert. Il generale Leslie R. Groves, direttore della UNIVAC (divisione della Remington-Rand), era stato il ferreo comandante del Progetto Manhattan. Eckert, a sinistra, con Mac Arthur, presidente della Sperry-Rand (succeduta alla Remington Rand). Il generale Douglas Mac Arthur aveva comandato larea del Pacifico durante la seconda guerra mondiale e nelle prime fasi della guerra di Corea. Nel 1946 J.P. Eckert e J.W Mauchly lasciarono la Moore School di Philadelphia e i progetti che vi erano in corso tra cui lEDVAC e fondarono la loro azienda EMC (Eckert-Mauchly Corporation, denominata in un primo momento ECC: Electronic Control Co.). I loro primi successi furono i computer BINAC (1949) e specialmente lUNIVAC (1951). Limpresa fu però un disastro dal punto di vista finanziario e la EMC fu acquisita nel 1951 dalla Remington-Rand la quale, anche attraverso i propri riassetti aziendali, mantenne per decenni il nome UNIVAC alla propria divisione computer. I due soci avevano percepito prontamente che il computer sarebbe rapidamente diventato appetibile per le attività aziendali e quindi cercarono la loro clientela soprattutto nelle grandi organizzazioni private (assicurazioni, banche, trasporti) ma come del resto tutte le aziende High Tech furono anche bene attenti a curare, direttamente o indirettamente, le vie daccesso alle succulente commesse dei militari; erano stati proprio i militari, dopotutto, a finanziare la grande avventura dellENIAC.

14 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez CARATTERISTICHE DI ALCUNI COMPUTER PIONIERISTICI [S. Lavington Early Brotish Computers; Digital Press, 1980]

15 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez (*) (*) La memoria CRT, realizzata con tubi catodici speciali, si riferisce a una fase intermedia del progetto Whirlwind; nella sua versione finale, fu infatti il primo computer ad adottare la tecnologia di memoria a nuclei (core) magnetici. CARATTERISTICHE DI ALCUNI COMPUTER PIONIERISTICI

16 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez CARATTERISTICHE DI ALCUNI COMPUTER PIONIERISTICI

17 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez ARGOMENTI  ANTECEDENTI CONCETTUALI E TENOLOGICI  LA SOLUZIONE DEFINITIVA: STORED PROGRAM COMPUTER  IL PRIMO BOOM INFORMATICO  CENNI SULLE MACCHINE DI TURING

18 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez La storia prosegue con il progresso sia teorico che tecnologico. Per innescare lesplosione quantitativa dellinformatica è stato però determinante il passaggio... … dal computer degli scienziati per gli scienziati al computer dellindustria per il mercato dove il mercato è costituito in misura sempre crescente da utenze non scientifiche bensì gestionali; tra queste ultime, come si è già visto, le sostituzioni di sistemi meccanografici con elaboratori elettronici.

19 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez [M. Phister Data Processing Technology and Economics; Digital Press, 1979] I grafici A e B rappresentano valori assoluti. Vi si riscontra leffetto del passaggio della tecnologia di base dalla valvola termoionica al transistor e della transizione dal calcolo prevalentemente tecnico-scientifico alla elaborazione dati in ambito aziendale; fattori questi che, intorno al 1960, determinano linnesco della crescita esponenziale. AB DIFFUSIONE QUANTITATIVA DEL COMPUTER, DALLE ORIGINI AL 1974

20 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez C Il grafico C mette a confronto valori normalizzati (numero di computer / milioni di abitanti) e pone in evidenza: - la sostanziale identità del trend nei quattro paesi non-Usa; [1] - il gap di circa 5 anni ( ) con cui la diffusione degli elaboratori elettronici nei paesi non-Usa insegue i livelli del paese-guida. [1] Landamento in Italia, non rappresentato nel grafico, non differisce da quello riscontrato nei quattro paesi presi in considerazione. DIFFUSIONE QUANTITATIVA DEL COMPUTER, DALLE ORIGINI AL 1974

21 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez relè valvola termoionica transistor microprocrochip circuito integrato EVOLUZIONE DELLE TECNOLOGIE DI BASE

22 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez LA LEGGE DI MOORE EVOLUZIONE DELLE TECNOLOGIE DI BASE

23 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez COMMENTI Da ricordare il fisico Federico Faggin, coinventore, con Marcian (Ted) Hoff, del primo microprocessore su singolo chip (Intel 4004; 1972). Prima di trasferirsi in America (Fairchild; Intel; poroprie iniziative industriali nella Silicon Valley) aveva iniziato la carriera nella Divisione Elettronica Olivetti e nella consociata SGS (Società Generale Semiconduttori, oggi diventata ST Microelectronics). Una notevole inversione di tendenza. Mentre le tecnologie di base più datate sono state mutuate da settori ingegneristici estranei allinformatica (i relé dalla telegrafia elettrica e dalla commutazione telefonica; le valvole termoioniche dalle comunicazioni radio; il transistor dallelettronica di consumo - p.e. dalle radioline portatili e tascabili - prima di diventare competitivi in termini di affidabilità e di costo), gli sviluppi successivi (circuiti integrati, processori e memorie a microchip) sono stati conseguiti allinterno delle ricerche in informatica e poi estesi ad altri settori applicativi. Integrazione a larghissima scala: un progresso spettacoloso ma i principi fisici di base dellelettronica allo stato solido risalgono sostanzialmente allinvenzione del transistor (1948). La legge di Moore [1] non potrà prolungarsi indefinitamente: occorrono nuovi paradigmi tecnologici. Principi fisici radicalmente innovativi - comparabili con il passaggio dal relé alla valvola termoionica e da questa al transistor - sembrano poter scaturire dalle ricerche in corso sulla computazione quantistica (quantum computing) e sulle nanotecnologie a scala molecolare (DNA computing). [1] Si tratta di una regola empirica secondo la quale la densità dei componenti impaccati in un microchip - memoria o processore - raddoppia allincirca ogni 2 anni. Formulata attorno al 1970 da Gordon Moore (uno dei fondatori della Intel, con Robert Noyce; 1968), si è dimostrata valida fino ad oggi (vedi slide precedente). EVOLUZIONE DELLE TECNOLOGIE DI BASE

24 storia dell'informatica - uniud corrado bonfanti - traccia lez ARGOMENTI  ANTECEDENTI CONCETTUALI E TENOLOGICI  LA SOLUZIONE DEFINITIVA: STORED PROGRAM COMPUTER  IL PRIMO BOOM INFORMATICO  CENNI SULLE MACCHINE DI TURING


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