Numero 16 Aprile 2008 - Retrocomputing.net

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Jurassic News - Anno 3 - numero 16 - Aprile 2008 Laboratorio Il computer ibrido Interventi hardware e software per il ripristino, la manutenzione e l’evoluzione dei sistemi di calcolo personale. Ecco come si presenta la costruzione artigianale del calcolatore ibrido (immagine dalla rivista EPE). Introduzione Tutti noi, appassionati delle tecnologie digitali e della computazione in particolare, sappiamo come un calcolatore sia basato su una convenzione che prevede il trattamento di una grandezza fisica (tensione o corrente o anche altro) come portatrice di una unità di informazione: il famoso bit. Come questo sia tradotto in grandezza fisica dipende dal “media” con il quale si ha a che fare. Ad esempio il livello di tensione +5 Volt come bit a uno e 0 Volt come bit a zero. A parte le tolleranze insite nel fatto che alla fine si tratta sempre di circuiti non perfettissimi (+5,1V vanno bene comunque), rimane il fatto che questa è una convenzione basata su uno standard industriale. Ma se invece che andare a misurare questa grandezza discreta sul piedino di uscita di un chip digitale per decidere se questo sia un uno o uno zero, potessimo misurare diciamo dieci differenti livelli di tensione ed attribuire ad essi la corrispondente cifra dell’aritmetica decimale? Allora l’informazione portata da una singola linea non sarebbe più binaria, ma decimale e per rappresentare un byte ci basterebbero (e ne avanza) tre unità invece che otto; un bel risparmio! Se poi i valori discriminabili fossero 16 ci troveremmo una unità esadecimale belle e pronta e per un byte basterebbero due linee, due 48
Jurassic News - Anno 3 - numero 16 - Aprile 2008 unità elementari, due singole celle di memoria da un “bit” (continuiamo a chiamarlo così) cadauna. Sembra l’uovo di colombo: immaginate che semplificazione circuitale se il bus indirizzi potesse trasportare per ogni linea sedici unità invece che due? Otto linee basterebbero per indirizzare 4 giga di indirizzi invece che le 32 necessarie con la numerazione binaria! Ovviamente non è che la gente non ci abbia pensato, lo ha fatto eccome, anzi si è spinta addirittura più in la progettando circuiti elettronici che avrebbero dovuto permettere la costruzione di un calcolatore analogico capace di operazioni matematiche anche molto complesse con pochissimi elementi. Sono essi gli amplificatori operazionali e si chiamano proprio “operazionali” perchè sono costruiti al fine di compiere operazioni matematiche, le quattro elementari ma anche la derivata e l’integrale. La gestione di una quantità continua e non più discreta, ad esempio tutti i livelli di tensione entro un certo range, comporta la possibilità di descrivere dei fenomeni fisici come grandezze continue ed avere delle risposte altrettanto continue dal sistema di calcolo. Facciamo un esempio semplice. La somma di due quantità sarebbe eseguita da un circuito addizionatore il quale riceve in input due tensioni e restituisce in output la somma delle due. Nell’ambito della fisica classica la soluzione di problemi è risolvibile con una formula, oppure con l’integrazione di un sistema di equazioni oppure tramite differenziazione o integrazione. Niente di più facile da rappresentare con circuiti elettronici costruiti ad-hoc che usano gli operazionali. La rinuncia nel proseguire questa strada per l’assemblaggio di macchine di calcolo è stata determinata da due fattori: l’impossibilità di gestire la tolleranza dei circuiti e la difficoltà di programmazione quando ancora il linguaggi per calcolatori erano solo nella mente dei pionieri. In realtà esiste un’altro ostacolo non indifferente che è il seguente: finché ci si limita a trattare le quantità a “run-time”, cioè si lavora sulle grandezze in fase di calcolo, non ci sarebbero insormontabii problemi. Quando però si volesse cominciare a memorizzare queste quantità le cose si fanno se non più difficili sicuramente più onerose in termini di circuiteria e quindi di costo. Cosa è infatti memorizzare un bit La costruzione di un simulatore di volo non avrebbe bisogno di calcoli digitali: le equazioni del moto deriverebbero direttamente dal probema fisico. 49
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