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Computer > L'architettura dei primi computer.

EVOLUZIONE DEL PARADIGMA INFORMATICO:
L'ARCHITETTURA DEI PRIMI COMPUTER

Ci fu all'inizio chi praticò la strada del calcolatore analogico. Ma, come dimostrò Shannon già negli anni Trenta, le macchine digitali avevano potenzialità nettamente superiori. Ma cosa vuol dire "digitale"? Significa che i simboli sono discreti. Quindi digitale si riferisce non al funzionamento del calcolatore, ma al linguaggio che la macchina comprende e "parla".
Per quanto riguarda il funzionamento, emergevano due tipologie di calcolatori: a) elettromeccanici; b) elettronici. La competizione tecnologica alla fine degli anni Trenta ruotava attorno ad essi. Solamente con von Neumann (metà anni Quaranta) si definì la superiorità del calcolatore binario digitale.

Prima di von Neumann, quali calcolatori elettromeccanici vennero costruiti? E quali calcolatori elettronici?

Calcolatori elettromeccanici
Calcolatori elettronici
Bush (MIT) 1925
Differential Analyzer
calcolatrice analogica
  
Stibitz (Bell) 1937
Complex Calculator ('40)
calcolatrice binaria a relè 		 
Aiken (Harvard e IBM)
a) Mark I (nome per Harvard)
b) ASCC (nome per IBM)		 Atanasoff e Berry, 1942
ABC
calcolatore binario a diodi
Zuse, Germania, 1936-1941
Z1, Z2, Z3 		Mauchly e Eckert, 1945
ENIAC
calcolatore elettronico digitale
IBM, 1948
SSEC

Vediamo ora in che cosa si distinguevano queste macchine:

CARATTERISTICA
SI
NO
Interamente digitale
(= a controllo numerico)
ABC
Gli altri
Controllata da un programma (esterno o interno)
tutti
Binario
ABC, CC
ASSC, ENIAC
    Mezzo digitali e mezzo analogici.
Passaggio dalla calcolatrice al computer: dall'eseguire calcoli all'eseguire funzioni logiche.
La prima generazione di computer si caratterizzava per il fatto che le istruzioni operative erano finalizzate ai compiti specifici per i quali le macchine erano state progettate; ogni computer, infatti, aveva un diverso programma che gli diceva come doveva funzionare.
L'altra caratteristica distintiva era l'impiego di tubi vuoti (responsabili delle impressionanti dimensioni delle macchine) e di tamburi magnetici per l'immagazzinamento dei dati.
I computer di prima generazione furono costruiti a partire dal 1947. Gli elaboratori di questo gruppo erano dotati di Memoria ad Accesso Casuale (RAM), cioè memoria concepita per avere un accesso quasi costante ad ogni pezzo particolare di informazioni. Queste macchine avevano dispositivi di input/output su schede perforate o nastri perforati, una capacità della RAM di 1000 caratteri ed un tempo di accesso di 0,5 microsecondi (10 alla -6 secondi). Alcuni di questi computer potevano eseguire moltiplicazioni in un tempo compreso fra 2 e 4 microsecondi.
Fisicamente erano molto più piccoli di ENIAC. Alcuni erano della dimensione di un pianoforte e utilizzavano solo 2500 tubi elettrici, molti meno di quelli utilizzati dal primo ENIAC. I computer di prima generazione necessitavano di molta manutenzione, raggiungevano probabilmente circa il 70-80% di affidabilità delle operazioni (ROO) e potevano essere usati per un periodo di 8-12 anni. Erano usualmente programmati in LM (linguaggio macchina), sebbene intorno alla metà degli anni ’50 siano stati fatti considerevoli progressi nella programmazione.

 

L'ARCHITETTURA DI VON NEUMANN
Il grande merito di von Neumann (1903-1957) fu dimostrare che il computer era in grado di eseguire ogni tipo di elaborazione dietro l'esecuzione di un programma, senza la necessità di alcun cambiamento nell'Unità centrale.
Suo è il merito di aver ideato l'architettura CPU + Memoria centrale + Periferiche, che ancora oggi è alla base di tutti i Personal computer.
I punti forti dell'architettura ideata da Von Neumann
 
Macchina "universale"
Unità di comando interna o processore (è l'unità centrale di elaborazione dati, o CPU), che permette che tutte le funzioni del computer siano coordinate da un’unica sorgente.
Organizzazione gerarchica della memoria che comprende una memoria di immagazzinamento rapido per l'esecuzione dei calcoli che si azzeri ogni volta che la CPU si spegne, e una memoria permanente per la conservazione dei dati.
Programma(i) solo interno(i)
Introdusse la fondamentale capacità di controllo condizionato nel trasferimento, funzione necessaria affinché i comandi possano essere eseguiti secondo qualsiasi ordine e non solo secondo l'ordine in cui sono stati programmati.
Funzionamento seriale, questo perché von Neumann sosteneva che una macchina ingegneristica non avrebbe mai funzionato come un cervello umano.
Distinzione tra hardware e software