Scalare il Futuro: Scenario Un Passo nel Futuro
Guida di Riferimento per il Master
v. 0.1

Contenuti

Un Passo nel Futuro

L’addizionatore è stato costruito ma il lavoro è solo all’inizio.

Serve progettare e costruire gli altri componenti utili per la macchina.

Nel secondo scenario di SF vi troverete davanti alla possibilità di realizzare il primo calcolatore italiano. Ogni contatto intrattenuto sarà utile in questa impresa e servirà cercare nuove conoscenze in grado di implementare tecnologie adatte ad un calcolatore in grado di affiancare anche i più grandi.

Il master narrerà la storia di coloro che hanno cercato le conoscenze necessarie, acquistato i vari pezzi elettromeccanici, progettato e realizzato le varie parti della macchina, intavolato discussioni con gli enti competenti e visitato i grandi centri di sviluppo tecnologico di metà secolo.

Lo scenario può partire dalla data di chiusura dello scorso scenario e deve concludersi entro e non oltre i 3 anni, con la realizzazione e il funzionamento del calcolatore.

La Macchina Ridotta fu storicamente completata il 24 luglio del 1957 (tuttavia lo scenario dovrà essere completato entro il 31 luglio 1958). Tutti i partecipanti al progetto furono informati tramite una lettera da parte di Conversi. Essa ne definiva il completamento e l’interresse di utilizzarla per verificare alcuni problemi di calcolo in vista della realizzazione della macchina finale.

In visione ruolistica sarà fondamentale acquisire conoscenze, nuove abilità e far crescere il proprio personaggio fino a renderlo uno dei più rinnovati ricercatori nel campo dei calcolatori. Il master dovrà aiutare molto il gruppo spiegandone i costi e le varie spese, in maniera tale da favorirne la comprensione.

Ce la farà il nostro gruppo di eroi a realizzare un calcolatore funzionante e pronto all’uso? Giocate e lo scoprirete.

Buon divertimento!
Matteo

1. Dopo l’addizionatore…

L’addizionatore binario è stato realizzato ma ora bisogna procurarsi tutto il necessario per poter procedere con il lavoro. Va progettata e definita la macchina mediante alcune analisi di partenza.

1.1. Contesto e riferimenti storici

Durante la riunione del 31 luglio del ’56 furono evidenziati i vari studi effettuati su come procedere nella realizzazione della macchina. Furono infatti definiti alcuni progetti sui quali il gruppo dovette lavorare. Ogni componente andava definito e progettato. Nel luglio del ’56, Conversi scrisse un documento, denominato “Progetto dettagliato di una prima calcolatrice elettronica”. Esso conteneva le informazioni elettroniche, meccaniche e logiche dei vari componenti. Ne definiva anche il funzionamento logico e i vari pezzi necessari.

Tra di essi vi erano i tre rack, delle strutture di supporto, usati per contenere l’unità aritmetica, il controllo e la memoria. Essi dovevano essere realizzati su misura e andavano pensati in base alle necessità della macchina.

1.2. Prove della sfida

1.2.1. Definire il progetto – (Obbligatoria, Ripetibile):

L’addizionatore è pronto, però, vanno definite tutte le altre componenti necessarie per completare la macchina. Si dovranno scegliere quali alternative sono le migliori partendo dalle conoscenze di base. Queste decisioni potranno essere poi confermate in un secondo momento tramite la sperimentazione sul singolo componente. Tutto dovrà poi essere scritto su carta, così da documentare le scelte effettuate.

1.2.2. Si può sempre migliorare – (Opzionale, Ripetibile)

Una revisione è sempre utile, anche se non ci sono errori (e in genere ci sono), qualche miglioramento si trova sempre. Collaboratori esterni, magari che hanno lavorato all’estero su progetti analoghi, possono dare validi suggerimenti.

1.2.3. Costruire i tre rack – (Obbligatoria, Ripetibile):

Per proseguire con la costruzione della memoria, del controllo e dell’unità aritmetica si dovranno realizzare prima i tre rack per contenere questi componenti. I rack vanno pensati e strutturati. Ognuno di essi è formato da un telaio sul quale andranno montati gli altri componenti necessari. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

2. La Memoria

Si è appena partiti nella costruzione dei vari componenti della macchina. Leggendo l’architettura di Von Neumann ci si rende conto che il calcolatore necessita di alcune parti, tra le quali la memoria.

Le memorie possono essere implementate basandosi su diverse tecnologie, qualcuna note, altre da esplorare. La scelta va effettuata mediante lo studio e la sperimentazione.

2.1. Contesto e riferimenti storici

Una memoria è definita dalla lunghezza della parola e il numero di parole gestibili. In media, le memorie dei più grandi calcolatori del tempo, utilizzavano circa dai 18 ai 20 bit per la lunghezza della parola, minimo 16 massimo 40, e un numero minimo di parole pari a 1024. Il numero di parole andava in potenze di due fino ad un massimo di 2^14.

Alcuni esempi di gestione delle memorie possono essere: L’APE di Londra aveva una dimensione di memoria pari a 1024 bit e una lunghezza di parola pari a 32 bit, essa era stata realizzata mediante la tecnologia a tamburo magnetico. L’ACE dei National Physical Library aveva una memoria a linee di ritardo avente una lunghezza di parola pari a 32 bit e una dimensione di memoria pari ad 360 parole.

Le memorie disponibili sono: i tubi Williams realizzati tra il 1946 e il 1947 da Frederic Williams e Tom Kilburn, le linee di ritardo realizzate a metà anni ’40 da John Presper Eckert ed utilizzate dal 1949 nell’EDSAC di Cambridge e nell’UNIVAC del 1951 e, dal 1954, le memorie a nuclei di ferrite, brevettate nel 1955. Le memorie a nuclei di ferrite verranno usate anche per il Whirwind del MIT.

Le memorie a tamburo magnetico erano state utilizzate, tra gli altri, da Andrew D. Booth a Londra e da Francesco Piva in una macchina che stava costruendo a Padova tra il 1958 e il 1959, basata sui progetti di Booth.

2.2. Prove della sfida

2.2.1. Studiando la memoria – (Obbligatoria, Ripetibile):

Prima di pensare a che memoria realizzare, vanno studiate e vanno analizzate quali tipologie siano disponibili al momento:

• Avere dei contatti con Manchester, in particolare con: Max Newman, Frederic Williams e Alan Turing (fino al 6 giugno ’54) può offrire dei vantaggi di comprensione dei tubi Williams. Avere contatti a Roma, con Mauro Picone, può aiutare a comprendere questa tecnologia utilizzata nel Ferranti acquistato dall’INAC.
• Aver dei contatti con Luigi Dadda a Milano, può aiutare a comprendere le memorie a tamburo magnetico utilizzate nel calcolatore CRC 102A. Un’altra alternativa, consultabile dal 1958, è contattare Francesco Piva, che sta lavorando a un calcolatore a Padova.
• Avere dei contatti a Cambridge, Maurice Wilkes e David Wheeler, o con coloro che realizzarono il calcolatore UNIVAC: John Presper Eckert, John Mauchly e Grace Hopper può aiutare nell’interpretazione e nello studio delle memorie a linee di ritardo.
• Potrebbe essere possibile provare a contattare altre figure di spicco in America, dal 1955, magari vicine al MIT, così da ottenere delle informazioni sulle memorie a nucleo di ferrite.

2.2.2. A quattrocchi con una memoria – (Alternativa, Obbligatoria, Ripetibile):

Il gruppo ha carpito la possibilità di sperimentare direttamente sulle memorie di alcuni calcolatori presenti in italia. Si potranno contattare:

• Picone a Roma in maniera tale da poter sperimentare sulle memorie a tubi Williams del Ferranti MK1. Avere l’abilità “Amico di Picone” aiuta ad ottenere il permesso di sperimentare sul componente
• Dadda a Milano. Il CRC 102A, acquistato nel 1954, era una macchina che funzionava mediante le memorie a tamburo magnetico. Avere già avuto contatti con i ricercatori di Milano può aiutare ad ottenere il consenso di sperimentazione sulla macchina.
• Avere avuti contatti con Francesco Piva, solo dal 1958, potrebbe permettere al gruppo di ispezionare il calcolatore che sta venendo realizzato a Padova.

2.2.3. Acquisti e pratiche (PR) – (Opzionale, Ripetibile)

Per comprare i componenti che si è deciso di utilizzare, ci si deve rivolgere ad un fornitore specializzato, specialmente per i nuclei di ferrite. Potrebbe essere utile avere i contatti con il MIT che nel frattempo sta utilizzando proprio questa tecnologia. Il numero di nuclei di ferrite da acquistare è pari a:

num. Nuclei di ferrite = lunghezza parola (min 16) * numero parole = min 1024, max 16384

In questo caso se ne possono comprare 1024 per testarne il funzionamento e le caratteristiche.

Per i tubi Williams, conviene acquistarli dalla Ferranti. Avere dei contatti con Dietrich Prinz potrebbe aiutare ad ottenerli ad un costo più basso.

I tamburi magnetici possono essere acquistati basandosi sugli accordi commerciali tra Milano e la CRC. Il calcolatore situato al Politecnico di Milano usava proprio questa tecnologia. Anche avere contatti con l’Olivetti e il laboratorio di New Canaan può dare una mano all’acquisto di queste memorie oppure si può provare ad ottenerli, acquistandoli dal progetto di Padova.

2.2.4. Sperimentando tra le memorie – (Opzionale, Ripetibile):

Sul tavolo sono presenti tutte le possibili memorie realizzabili e i vari materiali che sono stati acquistati. Adesso serve testare le tecnologie. Servirà una prova di Intelligenza per capirne il funzionamento e una prova di Destrezza per realizzare la bozza della memoria. Le prove vanno effettuate per ogni memoria su cui si vuole sperimentare. Avere dei contatti con coloro che hanno utilizzato già quel tipo di memoria può renderne più facile la comprensione:

• Avere dei contatti con Manchester, in particolare con: Max Newman, Frederic Williams, Tom Kilburn e Alan Turing (fino al 6 giugno ’54) può offrire dei vantaggi di comprensione dei tubi Williams. Avere contatti a Roma, con Mauro Picone, può aiutare a comprendere questa tecnologia utilizzata nel Ferranti acquistato dall’INAC.
• Aver dei contatti con Luigi Dadda a Milano, può aiutare a comprendere le memorie a tamburo magnetico utilizzate nel calcolatore CRC 102A. Avere avuto contatti con Francesco Piva che sta lavorando a Padova su un calcolatore con memorie a tamburo magnetico.
• Avere dei contatti a Cambridge, Maurice Wilkes e David Wheeler, o con coloro che realizzarono il calcolatore UNIVAC: John Presper Eckert, John Mauchly e Grace Hopper può aiutare nell’interpretazione e nello studio delle memorie a linee di ritardo.
• Potrebbe essere possibile provare a contattare altre figure di spicco in America, dal 1955, magari vicine al MIT, così da ottenere delle informazioni sulle memorie a nucleo di ferrite.

2.2.5. Quale memoria fare… – (Obbligatoria, Ripetibile):

Si è studiato e si è sperimentato ma va presa una decisione. Serve una prova di Saggezza per definire la lunghezza possibile della parola e il numero massimo di parole. Questa decisione è importante perché deve tenere conto del costo di realizzazione e aiuta a definire il tipo di tecnologia da utilizzare.

2.2.6. Articoli prestigiosi (PR) – (Prestigio, Opzionale, Ripetibile)

Questa prova può essere fatta solo se si possiede almeno tre oggetti “Esperimenti sulle memorie”. Le varie sperimentazioni hanno difatti permesso di poter scrivere un articolo che tratta delle varie memorie presenti nel mondo dei calcolatori.

3. Dalla teoria delle memorie alla pratica

Lo studio delle memorie ha portato a dei risultati, il gruppo è riuscito a definire le caratteristiche fondamentali della memoria e sono state definite, attraverso la sperimentazione, le competenze necessarie alla realizzazione della stessa. Tirate su le maniche, perché adesso ci si sporca. Servirà destreggiarsi tra bulloni, cavi e rame per poter costruire la prima memoria italiana.

3.1. Contesto e riferimenti storici

I costi della realizzazione variano in base alla lunghezza della parola e il numero parole definite. Ogni tipologia di memoria è composta da varie unità che permettono la memorizzazione della parola definita in bit.

Le parole nei tubi Williams erano definite da righe orizzontali formate da punti di fosforo e spazi. Ogni tubo catodico poteva memorizzare da 1024 a 2560 bit di dati. Per immagazzinare grandi moli di dati servivano molti tubi catodici in base al numero di parole da memorizzare. Il funzionamento della memoria si basava sull’elettrostimolazione dei punti di fosforo in maniera tale da scrivere un bit di memoria. La lettura era però distruttiva, cioè, eliminava il contenuto per poi riscriverlo. I tubi Williams utilizzavano un sistema chiamato refresh che permetteva la cancellazione di tutti gli stati del fosforo, garantendo la lettura del contenuto della memoria, per poi la riscrittura dello stesso. I tubi erano molto pesanti e anche altamente tossici a causa del fosforo.

Nell’EDSAC, la memoria a linea di ritardo iniziò a funzionare con 256 parole da 35 bit ciascuna, vi erano circa 16 linee di ritardo contenenti 560 bit l’una. Successivamente furono aggiunte altre 16 linee di ritardo così da portare la memoria a 512 bit. Nell’UNIVAC, ogni linea di ritardo memorizzava 120 bit, vi erano 7 memorie e ognuna aveva 18 colonne ciascuna. Ogni colonna conteneva del mercurio, materiale in grado di effettuare resistenza al passaggio degli impulsi. Le parole, composte da 36 impulsi, seguivano il circuito, fino a giungere al mercurio, nel cui fluivano e rallentavano. Così la lettura delle parole poteva non essere distruttiva perché si prendevano i segnali che circolavano e se ne poteva aggiungere altri scrivendo una nuova parola.

Le memorie a nuclei di ferrite necessitano tanti nuclei pari alla lunghezza della parola e il numero di parole. La MR poteva memorizzare 1k di bit in dati, pari a 32*32. La Seconda CEP aveva una dimensione di memoria pari a 64 per 64 bit. Le memorie a nuclei di ferrite leggevano cercando di invertire la polarità di un nucleo a 0: se il nucleo conteneva 0 allora non succedeva nulla, se invece, avesse contenuto 1, allora la polarità magnetica era invertita e veniva indotto un impulso di tensione. La scrittura di un bit 1 funzionava mediante una scarica corrente nel verso opposto all’operazione di lettura. La stessa operazione per un bit 0 funzionava inibendo il cambio di polarità del nucleo interessato.

Le memorie a tamburo magnetico era costituite da un grande cilindro metallico ricoperto da un materiale di registrazione ferromagnetico. Essa era composta da una o più file di testine di lettura/scrittura che si muovevano su un asse, uno per ogni traccia. Il controllo inviava dei dati che venivano caricati in determinate posizioni in base alla posizione delle testine.

Molte storie raccontano che i nuclei di ferrite della CEP furono tessuti da delle suore a cui era stato chiesto, per la loro bravura, di filare i nuclei. Altri raccontano che fu invece un orologiaio che sistemò la ferrite.

3.2. Prove della sfida

3.2.1 Scegliere la tecnologia per la memoria – (Obbligatoria, Ripetibile):

Gli esperimenti hanno facilitato la visione di un quadro più completo sulle memorie. Ora, però, va definita quale memoria utilizzare in base ai costi stimati, alle caratteristiche tecniche e alla tecnologia più funzionale.

3.2.2. La logica e l’elettronica della memoria – (Obbligatoria, Ripetibile):

Vanno pensati il progetto logico e quello elettronico della memoria. Va tenuta in considerazione la necessità di definire logicamente la sincronizzazione della memoria in maniera che essa possa leggere e scrivere nel ciclo di clock. Servirà dedizione e una buona mano per poter disegnare i progetti.

3.2.3. A logica dovrebbe andare (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

I circuiti vanno controllati verificando che la temporizzazione della memoria possa essere considerata funzionale.

3.2.4. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Per comprare i componenti che si è deciso di utilizzare, ci si deve rivolgere ad un fornitore specializzato, specialmente per i nuclei di ferrite. Potrebbe essere utile avere i contatti con il MIT che nel frattempo sta utilizzando proprio questa tecnologia. Il numero di nuclei di ferrite da acquistare è pari a:

num. Nuclei di ferrite = lunghezza parola (min 16) * numero parole = min 1024, max 16384

quantità litri mercurio = 2 * num linee di ritardo (lunghezza parola * numero parole)/(512)

Nel caso in cui, il gruppo avesse scelto di realizzare una memoria formata da tubi Williams, conviene acquistarli dalla Ferranti. Avere dei contatti con Dietrich Prinz potrebbe aiutare ad ottenerli ad un costo più basso.

I tamburi magnetici possono essere acquistati basandosi sugli accordi commerciali tra Milano e la CRC. Il calcolatore situato al Politecnico di Milano usava proprio questa tecnologia. Anche avere contatti con l’Olivetti e il laboratorio di New Canaan può dare una mano all’acquisto di queste memorie oppure si può provare ad ottenerli, acquistandoli dal progetto di Padova.

3.2.5. Costruire le linee di ritardo – (Alternativa, Obbligatoria, Ripetibile):

Il progetto della memoria a linee di ritardo è stato definito. Servirà redigere un documento esplicativo della costruzione delle linee di ritardo e, partendo da quello, si potranno costruire le varie linee in base alla grandezza di memoria definita. Servirà molta pazienza e dedizione per poter completare il lavoro in tempi utili. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

3.2.6. I tubi Williams – (Alternativa, Obbligatoria, Ripetibile):

I tubi Williams acquistati vanno ora configurati adeguatamente in maniera tale da formare la memoria.

3.2.7. I telai dei nuclei di ferrite – (Alternativa, Prestigio, Obbligatoria, Ripetibile):

Va studiato e definito un piano dei lavori riguardanti i nuclei di ferrite. Andranno poi costruiti un numero di telai pari alla grandezza della parola diviso diciotto. Essi definiranno il telaio finale per la memoria.

3.2.8. I tamburi magnetici – (Alternativa, Obbligatoria, Ripetibile):

I tamburi magnetici acquistati vanno ora configurati adeguatamente in maniera tale da formare la memoria.

3.2.9. Tessendo i nuclei di ferrite – (Opzionale, Ripetibile):

La struttura principale della memoria è stata realizzata ma ora vanno tessuti i nuclei di ferrite. Servirà una prova di Saggezza per capire quali siano le alternative per poter tessere i nuclei sul telaio. Le varie possibilità sono:

• Un orologiaio, non serve convincerlo ma va pagato. Costo: 10000 lire
• Le suore, potrebbero non essere per forza pagate ma vanno convinte mediante una prova di Carisma. Una piccola donazione potrebbe aiutare a convincere le religiose
• Farlo da se, non costa, se non in termini di tempo e capacità. Servirà una prova di Destrezza per riuscire a tessere correttamente i nuclei di ferrite.

3.2.10. La loggia della memoria – (Obbligatoria, Ripetibile):

Cacciavite in mano e saldatore pronto all’uso! Ora c’è da costruire la struttura della memoria.

3.2.11. Pensieri e ancora pensieri – (Obbligatoria, Ripetibile):

La memoria sembra finita ma va testata. Bisogna verificare che la struttura dissipi correttamente il calore, che tutto sia stato collegato correttamente e che tutti i bulloni siano stati serrati a dovere. In caso di sviste o problemi, essi andranno sistemati.

4. Studiando il controllo

Uno dei componenti da realizzare è sicuramente il controllo. Servirà capirne il funzionamento ed effettuare la scelta migliore sulla strategia di realizzazione da utilizzare.

4.1. Contesto e riferimenti storici

Il controllo si basa sul numero di istruzioni da implementare. Esse andranno poi spartite sulle variabili possibili. La ROM poteva essere realizzata o a diodi oppure a nuclei di ferrite.

Le ROM potevano essere di tre tipi: microprogrammata, cioè potevano essere modificate le istruzioni in corso d’opera, non microprogrammata, che non presentava mcroprogrammazione nella sua struttura e andava risaldato e modificato completamente, e la tecnologia a controllo cablato, costava molto e le istruzioni erano poche e difficilmente modificabili, in quanto, presenti sotto forma di circuito cablato. Il circuito cablato era comunque microprogramamto.

La tecnica di microprogrammazione sui nuclei di ferrite è stata studiata e definita nel 1953 a Cambridge da coloro che lavoravano all’EDSAC.

4.2. Prove della sfida

4.2.1. Scegliere il controllo – (Obbligatoria, Ripetibile):

Per poter realizzare il controllo serve studiare le possibilità presenti mediante la lettura di riviste oppure informandosi su quali tecnologie vengono utilizzate nell’ambiente. Servirà poi redigere un documento con tutte le informazioni utili alla scelta della tecnologia più adatta.

4.2.2.Contattare i ricercatori di Cambridge – (Opzionale, Ripetibile):

Prima di partire per un lungo viaggio serve attivare contatti e decidere quali sono i più promettenti. La prova consiste nel contattare un centro di ricerca UK, per la precisione a Cambridge ottenendo la possibilità di incontrare docenti, tecnici e ricercatori. Nel caso in cui fossero già stati contattati la difficoltà potrebbe abbassarsi a discrezione del master.

4.2.3. Agenzia di viaggio (PR) – (Opzionale, Ripetibile)

Occorre organizzare il viaggio in UK, a Cambridge, in modo tale da studiare la tecnica della microprogrammazione a nuclei di ferrite.

4.2.4. Acquisire la relazione sul controllo microprogrammato a nuclei di ferrite – (Opzionale):

Siamo arrivati a destinazione, presso il laboratorio scelto. La prova consiste nel convincere gli interlocutori internazionali a fornire documenti e progetti già sviluppati o in corso. Avere avuto contatti con Maurice Wilkes potrebbe aiutare a convincerli.

4.2.5. Studiare e capire il controllo microprogrammato – (Opzionale):

I ricercatori di Cambridge proveranno a spiegarvi la realizzazione del controllo microprogrammato. Queste lezioni vanno però comprese e poi messe in pratica provando a lavorarci sopra.

4.2.6. Articoli prestigiosi (PR) – (Prestigio, Opzionale, Ripetibile):

Questa prova può essere fatta solo se si possiede “relazione sul controllo microprogrammato a nuclei di ferrite” e uno tra il “lavoro sul controllo microprogrammato a nuclei di ferrite". Aver delle informazioni su questa nuova tecnologia permette di scriverci un articolo interessante in merito.

5. Costruire il controllo

Sono state viste tutte le tecnologie possibili da realizzare per il controllo e, ora, serve definire quali delle possibili sia da considerare la migliore in base al progetto della CEP. Dopo aver pensato al circuito logico ed elettronico, servirà armarsi di chiave inglese e saldatore, così da costruire la prima ROM italiana.

5.1. Contesto e riferimenti storici

Il controllo è definito dal numero di istruzioni che esegue, un minimo di 32 fino ad un massimo di 128, sempre definite come potenze di 2.

Le ROM microprogrammate e non potevano essere a diodi o a nuclei di ferrite, in quantità pari al numero di istruzioni moltiplicate per 40. I nuclei di ferrite convenivano nella realizzazione di controlli con istruzioni molto alte, in quanto, occupavano meno spazio dei diodi. I diodi permettevano di realizzare un controllo di massimo 64 istruzioni. La prima CEP aveva un controllo a diodi, di circa 33 istruzioni, lo spazio occupato era già molto ampio. Per la seconda fu implementata una ROM a nuclei di ferrite che occupava meno spazio, era più compatta ed era di circa 128 istruzioni.

Le ROM di ferrite andavano sistemate con le pinzette perché erano troppo piccole e serviva una grande precisione per risistemarle. I nuclei, difatti, erano posizionati su un telaietto con uno strato di gomma-pane, con il caldo, essa, si espandeva facendo partire via i nuclei di ferrite. Fu quindi decisa l’applicazione del plexiglass in maniera che essi non partissero via e venissero persi.

5.2. Prove della sfida

5.2.1. Definire il controllo – (Obbligatoria, Ripetibile):

Per poter realizzare il controllo, serve studiare le possibilità presenti mediante la lettura di riviste oppure informandosi su quali tecnologie vengono utilizzate nell’ambiente. Servirà poi redigere un documento con tutte le informazioni utili alla scelta della tecnologia più adatta.

5.2.2. Microprogrammare il controllo – (Opzionale, Ripetibile):

Essa non viene definita per una tecnologia non microprogrammata. Il controllo va microprogrammato definendo tutte le istruzioni per ogni variabile disponibile. La microprogrammazione varia in base alla tipologia cablata e non.

Nel caso della microprogrammazione dei nuclei di ferrite servirà uno dei seguenti documenti: relazione sul controllo microprogrammato a nuclei di ferrite" oppure il "lavoro sul controllo microprogrammato a nuclei di ferrite" per poter eseguire la prova.

5.2.3. Un salto a piè pari – (Prestigio, Opzionale, Ripetibile):

Può essere pensata una soluzione simile al Wheeler Jump implementato sull’EDSAC. Ciò permetterebbe di creare una macchina più facilmente programmabile.

5.2.4. Debugging del linguaggio – (Obbligatoria, Ripetibile):

La programmazione è stata effettuata ma va riletta e vanno corretti eventuali errori.

5.2.5. La logica e l’elettronica del controllo – (Obbligatoria, Ripetibile):

Vanno pensati e disegnati il progetto logico e quello elettronico del controllo.

5.2.6. A logica dovrebbe andare (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Vanno controllati i circuiti logico ed elettronico del controllo..

5.2.7. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Per comprare i componenti che si è deciso di utilizzare, ci si deve rivolgere ad un fornitore specializzato, specialmente per i nuclei di ferrite. Potrebbe essere utile avere i contatti con il MIT che nel frattempo sta utilizzando proprio questa tecnologia. Il numero di nuclei di ferrite o diodi da acquistare per la ROM è pari a:

N. Diodi o nuclei di ferrite = num. Istruzioni * 40

5.2.8. Costruire il controllo – (Prestigio, Obbligatoria, Ripetibile):

Il progetto del controllo va definito e realizzato. Partendo dal progetto scritto e, avendo comprato i vari componenti necessari, si dovrà affrontare una prova di destrezza in maniera tale da costruire l’unità di controllo. Nel caso della microprogrammazione dei nuclei di ferrite servirà uno dei seguenti documenti: relazione sul controllo microprogrammato a nuclei di ferrite" oppure il "lavoro sul controllo microprogrammato a nuclei di ferrite" per poter eseguire la prova. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

Aver pensato di realizzare il Jump porta alla realizzazione di piccole modifiche hardware. Ciò comporta l’aggiunto di 2 giorni lavorativi ma da Prestigio. Solo costruire un circuito microprogrammato a nuclei di ferrite da Prestigio.

5.2.9. Controllando il controllo – (Obbligatoria, Ripetibile):

Il controllo è stato realizzato ma vanno testati tutti i componenti. Basandosi sulla programmazione pensata si potranno trovare alcuni errori di funzionamento che, nel caso fossero presenti e in base alla loro natura, dovranno essere sistemati mediante una prova di Destrezza.

Nel caso in cui il controllo sia:

• Non Microprogrammato: i tempi possono aumentare e sarà necessario l’uso del saldatore per modificarne la microprogrammazione.
• Cablato: il controllo cablato è formato da un intricato circuito integrato nella macchina. I tempi aumenteranno molto perché andranno risaldati tutti i vari componenti necessari. Ciò comporterà un aumento di 10 giorno di lavoro e di spese, pari a 5000 lire necessarie per lo stagno utilizzato per saldare.
• Microprogrammato: i controlli microprogrammati erano facilmente gestibili tramite lo spostamento dei vari diodi e dei nuclei di ferrite. Ovviamente l’operazione richiedeva precisione, soprattutto per i nuclei di ferrite che andavano spostati usando delle pinzette.

6. Problemi con il calore

Questa sfida è necessaria per coloro che hanno deciso di costruire una memoria microprogrammata a nuclei di ferrite. Con un tiro alto in “Controllare il Controllo” è possibile effettuare subito questa sfida senza attendere l’accensione della macchina completa. Essa è stata preparata per risolvere i problemi relativi al riscaldamento del controllo.

6.1. Contesto e riferimenti storici

Le memorie a nuclei di ferrite furono studiate e realizzate a Cambridge. Esse permettevano di definire e utilizzare molte più istruzioni, in quanto, il pannello era abbastanza grande da poterne contenere molteplici. I nuclei di ferrite, nel caso della riprogrammazione, potevano essere modificati utilizzando delle pinzette e collocati nella nuova posizione.

I nuclei di ferrite venivano bloccati utilizzando del materiale simil gomma pane. La materia, però, a causa delle elevate temperature, sopratutto in estate, si espandeva facendo saltare via i vari blocchetti di ferrite.

Per ovviare al problema, gli studiosi della CEP, decisero di realizzare un muro fatto di plexiglas e di appoggiarlo sopra così da non farli fuoriuscire dalla loro locazione.

6.2. Prove della sfida

6.2.1. Fuoco e ferrite – (Obbligatoria, Ripetibile):

Il controllo funziona correttamente ma qualcosa non torna. Va ricontrollato tutto in maniera tale da notare che la gomma pane si espande a causa del calore. Un fallimento potrebbe comportare alla convinzione momentanea del gruppo che tutto vada bene. Potrebbero tornare sul problema subito oppure attendere che un nucleo parta via.

6.2.2. Capire come risolvere il problema – (Obbligatoria, Ripetibile):

Il problema è stato trovato ma ora va stilata una lista contenente tutte le possibili soluzioni. Esse possono essere le molteplici e, alcune, originali del gruppo. Nella realtà gli sperimentatori usarono il plexiglas, ciò potrebbero dare dei vantaggi nel momento in cui dovranno testarne il funzionamento.

6.2.3. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Occorre definire la lista della spesa per la costruzione di un sistema atto al non far partire via i vari nuclei di ferrite applicati al controllo. Le soluzioni possono essere le più disparate, consigliamo un costo variabile di circa 5000 lire per la realizzazione del progetto.

6.2.4. Costruire e testare il piano – (Obbligatoria, Ripetibile):

Il progetto va quindi costruito e testato. Nel caso dovesse funzionare, il problema può definirsi risolto. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

7. I registri flip/flop

I registri flip/flop sono dei componenti fondamentali da realizzare. Vanno studiati, pensati e organizzati in maniera attenta e precisa. Servirà una buona propensione all’organizzazione per poter realizzare questo componente.

7.1. Contesto e riferimenti storici

I registri flip/flop erano dei componenti in grado di memorizzare n bit di memoria al loro interno. I dati memorizzati erano però volatili e, dopo un determinato tempo di clock, venivano resettati. La loro principale funzione era quella di memorizzare determinate quantità di dati in modo tale da permettere agli altri componenti di effettuare la loro parte. Ogni registro doveva avere tre caratteristiche:

• Acquisizione, l’informazione viene ricevuta e caricata in memoria
• Mantenimento dell’informazione per il tempo stabilito
• Restituzione, l’informazione viene restituita ma, in molti casi, i dati memorizzati vengono distrutti

Il numero minimo di registri era di circa minimo 7, ed erano assegnati nel seguente modo: uno per la lettura e scrittura della memoria, uno utilizzato come contatore di programma, un registro di ingresso e uno di uscita, un registro per la memorizzazione dell’istruzione corrente e i registri di lavoro che potevano essere uno oppure un numero variabile.

Ogni registro poteva memorizzare una lunghezza prefissata di parola, quelli che dovevano gestire le informazioni in memoria, quali: entrata, lettura/scrittura (adattatore di entrata), registri di lavoro e il registro dell’istruzione corrente potevano avere dimensione pari alla lunghezza della parola mentre, il registro contatore di programma, chiamato anche numeratore, e il registro di uscita avevano dimensione pari a quella della memoria. Nel caso della prima CEP la suddivisione dei registri era la seguente:

• Registro contatore di programma (N) a 10 bit. Esso compariva anche nel quadro di controllo
• Registro istruzione corrente a 18 bit
• Registro di entrata a 18 bit
• Registro di uscita a 10 bit
• Registro adattatore di entrata(lettura/scrittura) a 18 bit. Compariva sul quadro di controllo
• Due registri di lavoro aventi una dimensione pari a 18 bit

7.2. Prove della sfida

7.2.1. Definire i registri – (Obbligatoria, Ripetibile):

I registri vanno pensati definendo quante celle di memoria realizzare: gli n bit necessari. Va poi scritta una relazione su come sono stati pensati i vari registri e quanti devono essere realizzati. Più aumenta la quantità e il valore in bit, più il costo di costruzione sarà alto. Va deciso anche se vanno fatti a valvole o transistor.

7.2.2. La logica e l’elettronica dei registri – (Obbligatoria, Ripetibile):

Vanno pensati il progetto logico e quello elettronico dei registri.

7.2.3. A logica dovrebbe andare (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Vanno controllati i vari circuiti dei registri.

7.2.4. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Per comprare i componenti che si è deciso di utilizzare, ci si deve rivolgere ad un fornitore specializzato. Avere contatti con personalità dei Bell Labs e dell’IBM può essere di grande aiuto in questa ricerca.

Il numero totale di componenti varia in base alla scelta costruttiva, se si decide di farli a valvole o a transistor. La quantità di bit va calcolata sommando tutte le dimensioni dei vari registri.

N comp = Numero di (2 valvole o 4 transitor + 4 diodi) * (numero di bit per registro * numero registri)

7.2.5. Costruire i registri – (Obbligatoria, Ripetibile):

In base ai componenti acquistati e ai circuiti definiti sarà possibile costruire i registri. Va però pensata bene la costruzione e l’uso dei vari componenti elettronici. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

7.2.6. Controllando i registri – (Obbligatoria, Ripetibile):

I registri sono stati realizzati ma va controllato se funzionano a dovere. Una prova di Intelligenza sarà necessaria per verificare che tutto sia stato realizzato a dovere. Una eventuale prova di Destrezza può essere utile a risolvere eventuali piccoli o grandi accorgimenti sul componente.

8. Sincronia o asincronia

Le periferiche non sono state ancora acquistate ma va progettata l’interfaccia per poterle utilizzare. Questa sfida definisce un percorso alternativo per poter studiare e conoscere l’asincronia dell’interfaccia. Le possibilità sono molteplici e tutte percorribili! Si consiglia di seguire questa sfida solo nel caso in cui sia stata realizzata la memoria.

8.1. Contesto e riferimenti storici

L’interfaccia asincrona, chiamata anche interfaccia a channels, fu studiata e sperimentata a New York negli edifici IBM. Ciò permetterà di definire e considerare una possibilità nuova rispetto alla normale visione sincrona dell’interfaccia.

Essa permetteva di collegare fino a 8 periferiche, mantenendo la macchina funzionante in base al proprio clock di lavoro. Sicuramente ciò facilitava di molto le varie elaborazioni sui dati in ingresso e in uscita.

8.2. Prove della sfida

8.2.1. Sincronia o asincronia? – (Obbligatoria, Ripetibile):

Va studiato e deciso se le periferiche devono lavorare in sicronia o in asincronia con la macchina. Tra le decisioni da prendere sì deve considerare che l’interfaccia asincrona va studiata basandosi sugli studi dell’IBM. Un tiro alto permette ai giocatori di definire pregi e difetti dell’una o dell’altra tecnologia.

8.2.2. Contattare il centro IBM – (Opzionale, Ripetibile):

Prima di partire per un lungo viaggio serve attivare contatti e decidere quali sono i più promettenti. La prova consiste nel contattare un centro di ricerca USA, presso il centro IBM di New York, ottenendo la possibilità di incontrare docenti, tecnici e ricercatori. Nel caso in cui fossero già stati contattati la difficoltà potrebbe abbassarsi a discrezione del master.

8.2.3. Agenzia di viaggio (PR) – (Opzionale, Ripetibile)

Occorre organizzare il viaggio in USA, a New York, in modo tale da studiare le tecnologie necessarie alla costruzione dell’interfaccia asincrona.

8.2.4. Acquisire il progetto dell’interfaccia asincrona – (Opzionale):

Siamo arrivati a destinazione, presso il laboratorio scelto. La prova consiste nel convincere gli interlocutori internazionali a fornire documenti e progetti già sviluppati o in corso. Avere avuto contatti con Joseph C. Logue può aiutare ad avere più facilmente quei progetti.

8.2.5. Capire come costruire l’interfaccia asincrona – (Opzionale):

Avere a disposizione Joseph C. Logue può permettere al gruppo di capire come realizzare meccanicamente ed elettronicamente l’interfaccia asincrona. Vanno però compresi i disegni dei ricercatori New Yorkesi e si deve provare a mettere le mani su il sistema di controllo dell’asincronia.

8.2.6. Periferiche e asincronia – (Opzionale):

Sapere come costruire il sistema di controllo dell’interfaccia asincrona è una buona cosa ma provare effettivamente la differenza tra un sistema sincrono ed uno asincrono può essere un grande vantaggio per ciò che si vuole fare.

8.2.7. Articoli prestigiosi (PR) – (Prestigio, Opzionale, Ripetibile):

Questa prova può essere fatta solo se si possiede “progetto dell’interfaccia asincrona”, il “lavoro sull’interfaccia asincrona” e il "test sulle periferiche e il controllo asincrono". Aver delle informazioni su questa nuova tecnologia permette di scriverci un articolo interessante in merito.

9. Le periferiche

La macchina, però, per funzionare, necessita di periferiche in entrata e in uscita in maniera tale da poter inserire i dati di partenza e poter leggere i risultati della macchina. Essi però devono essere memorizzati in maniera consistente. Quindi come fare? Servirà definire quali periferiche saranno necessarie e definire quali strumenti utilizzare.

9.1. Contesto e riferimenti storici

Tra le aziende interessate alla realizzazione di periferiche durante il periodo di circa metà degli anni 50 del 900 possiamo trovare: la Olivetti, la Ferranti, la Bull e l’IBM. La Olivetti ebbe sicuramente una grandissima influenza durante quegli anni, essa era nata nel 1896 con l’intento di vendere telescriventi e biciclette. Essa divenne negli anni 30 un’azienda in grado di vendere di tutto per l’ufficio e, nel 1949, sottoscrisse un accordo con la Bull permettendo uno scambio tecnologico che garantirà all’azienda le conoscenze necessarie per i futuri progetti. La Olivetti progettava, realizzava e vendeva: telescriventi scriventi/riceventi o solo riceventi a foglio o a zona con o senza perforatore, lettori a nastro lenti telegrafici o veloci dedicati aventi i fori quadrati.

Tendenzialmente, tutti i lettori e perforatori Olivetti utilizzavano i fori quadrati e non quelli tondi principalmente per la velocità di lettura del nastro. I fori circolari potevano non essere letti facilmente dal fascio di luce fotosensibile dei lettori, in quanto, il fascio circolare poteva non prendere perfettamente il foro e, quindi, non leggerne adeguatamente il contenuto. I fori quadrati ovviavano al problema, essendo più ampi, permettendo al fascio di luce di passare con più facilità. Ciò permetteva una lettura più veloce e corretta.

La Bull, produceva: stampanti veloci, lettori o perforatori di schede, dischi esterni con dimensioni variabili e lettori/scrittori di nastro magnetico.

Un criterio di scelta poteva essere sicuramente la velocità di lettura/scrittura definita in caratteri. Una stampante veloce scriveva circa 120 caratteri al secondo mentre telescriventi e lettori lenti a 7 caratteri al secondo. I lettori veloci andavano intorno ai 200 caratteri mentre quelli quadri intorno ai 400. I perforatori andavano intorno ai 200 caratteri perforati al secondo. I Dischi esterni erano dei grossi blocchi in grado di contenere dei nastri arrotolati su cui potevano essere memorizzati dai 16k ai 64k di caratteri.

Una delle alternative più veloci ma anche più costose erano i lettori/scrittori di nastro magnetico che potevano lavorare sui 12800 caratteri al secondo. La capacità era molto elevata ma anche il costo era molto alto.

Esistevano due metodi per lavorare con le periferiche, mediante l’interfaccia asincrona e quella sincrona. La tecnologia sincrona era la più diffusa e la più facile da utilizzare. Essa consisteva nel far scendere il clock della macchina a quello della periferica, questo imponeva alla macchina, seppur molto veloce, di dover scendere alla velocità della periferica. L’interfaccia asincrona permetteva alle periferiche di leggere una zona di memoria mediante due istruzioni, una per vedere il valore dei dati contenuti in una cella di memoria e una per verificare se le istruzioni fossero terminate, questo rendeva più veloce la macchina e poteva continuare a lavorare seguendo il proprio ciclo di clock.

La MR possedeva una scrivente ricevente a foglio e una scrivente ricevente a zona con perforatore. Per la CEP definitiva furono aggiunti: una seconda telescrivente, un perforatore di nastro e un altro lettore di nastro.

9.2. Prove della sfida

9.2.1. Definire le periferiche della macchina – (Obbligatoria, Ripetibile):

Bisogna pensare quali sono i fornitori e quali periferiche possano essere necessarie alle funzionalità della macchina. Va scritta una relazione in maniera tale da definire i tipi di periferiche disponibili attualmente e da che fornitori esse possano essere ottenute. Le periferiche, necessarie alla creazione di una struttura minima per lavorare, sono le seguenti: una telescrivente a foglio con perforatore e un lettore lento di nastro. Il perforatore di nastro era fondamentale perché sia i dati che i programmi andavano codificati per poi essere riutilizzati, il lettore permetteva di leggere i programmi provenienti dall’esterno. Bisogna considerare che gran parte delle telescriventi e dei lettori possono essere ottenuti grazie alla convenzione stipulata nella prova “La convenzione tra Università e Olivetti” del Campo Base.

9.2.2. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Per comprare le periferiche che si è deciso di utilizzare, ci si deve rivolgere ad un fornitore specializzato. Molti delle quali possono essere ottenute mediante la convenzione con la Olivetti. Esempio: molti dei prodotti Bull possono essere acquistati mediante la mediazione della Olivetti. Avere una convenzione con l’Olivetti riduce notevolmente i tempi di ottenimento di una macchina e il suo costo. Essi vengono ridotti di almeno la metà rispetto ad un prodotto estero, per esempio una macchina Teletype, proveniente dall’America e con pratiche burocratiche molto più complesse.

10. Costruire l’interfaccia delle periferiche

Ogni periferica per funzionare necessita di un’interfaccia efficiente ed intuitiva. Il gruppo ha studiato e/o viaggiato solo per questo: riuscire a realizzarla.

10.1. Contesto e riferimenti storici

L’implementazione di una interfaccia sincrona era molto più semplice e fu implementata anche nella MR. Essa funzionava mediante il collegamento della periferica ad un registro di entrata o di uscita, in base al tipo di strumento da implementare.

L’interfaccia asincrona funzionava mediante il collegamento di una periferica con un accesso asincrono.

10.2. Prove della sfida

10.2.1. Progettare l’interfaccia – (Obbligatoria, Ripetibile):

In base alle varie esperienze del gruppo, esso potrebbe decidere se realizzare un’interfaccia sincrona o asincrona, in base ai documenti in possesso. Nel caso dell’interfaccia asincrona serviranno anche il “lavoro sull’interfaccia asincrona”, il "test sulle periferiche e il controllo asincrono" e/o "progetto dell’interfaccia asincrona". Verrà poi stilato il progetto esecutivo per poter realizzare la suddetta.

10.2.2. La logica e l’elettronica dell’interfaccia delle periferiche – (Obbligatoria, Ripetibile):

Vanno pensati il progetto logico e quello elettronico dell’interfaccia sincrona o asincrona.

10.2.3. A logica dovrebbe andare (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Vanno controllati i vari circuiti dell’interfaccia sincrona o asincrona.

10.2.4. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Per comprare i componenti che si è deciso di utilizzare per costruire l’interfaccia, quali: stagno, ferro, cavi e i vari connettori

10.2.5. Costruire l’interfaccia – (Prestigio, Obbligatoria, Ripetibile):

Le periferiche acquistate e i componenti ottenuti vanno ora assemblati in maniera tale da poter creare l’interfaccia. Per la sincronia “bastava” collegare la periferica ad un registro di entrata o di uscita in base al tipo. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”. La prova da Prestigio, nel caso si sia realizzata un’interfaccia asincrona, essendo una scelta innovativa per l’epoca.

10.2.6. Testando l’interfaccia – (Obbligatoria, Ripetibile):

L’interfaccia sembra completa e collegata a dovere ma, solo testandola, si può verificarne il corretto funzionamento. Eventuali altri accorgimenti possono sistemare al meglio il componente.

11. L’alimentazione della macchina

Ogni macchina necessita di un sistema per essere alimentata. Un cellulare, come un calcolatore, necessita di un sistema per prelevare l’energia in maniera tale da convertire la corrente alternata a corrente continua.

11.1. Contesto e riferimenti storici

L’alimentazione era uno dei componenti fondamentali per la macchina. Essa necessitava precisione e una buona progettazione elettrica in maniera tale da non rischiare di alimentare o troppo o troppo poco il calcolatore.

Per testare i singoli componenti, si utilizzava un alimentatore di fortuna, più piccolo ma che permetteva di simulare le correnti necessarie al funzionamento.

11.2. Prove della sfida

11.2.1. Progettare l’alimentazione – (Obbligatoria, Ripetibile):

L’alimentazione deve essere progettata in base ad alcuni fattori: la grandezza complessiva dell’intera macchina, se sono stati realizzati dei componenti a valvole oppure a transistor(le prime consumavano più energia elettrica per lavorare), il numero di periferiche implementate e la quantità di componenti necessari per la costruzione dell’alimentazione.

11.2.2. L’elettronica dell’alimentazione – (Obbligatoria, Ripetibile):

Va pensato il progetto elettronico dell’alimentazione.

11.2.3. A logica dovrebbe andare (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Vanno controllati i vari circuiti elettronici dell’alimentazione.

11.2.4. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

L’alimentatore deve essere formato in base a degli stock precisi di componenti utili alla sua realizzazione. L’alimentazione potrebbe richiedere più componenti in base alle decisioni prese. Per esempio, aver scelto di costruire l’interfaccia asincrona, il controllo microprogrammato a nuclei di ferrite e/o la memoria a nuclei di ferrite, comportano un maggiore utilizzo di corrente. Il costo sarà quindi più alto, il doppio o il triplo, in base all’opinione del master.

11.2.5. Costruire l’interfaccia – (Obbligatoria, Ripetibile):

Il progetto è su carta e l’alimentazione è stata pensata. Va ora assemblata. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

11.2.6. Passa la corrente? – (Obbligatoria, Ripetibile):

L’alimentazione è stata composta ed è pronta. Va verificato che la corrente passi a dovere e che alimenti correttamente. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

12. Il raffreddamento

Ogni macchina produce calore quando lavora ma, nel caso in cui esso sia troppo, lo stesso può potenzialmente fonderne i circuiti e rovinare i componenti. Vanno quindi fatti raffreddare i bollenti spiriti, causati dalle ultime scoperte e da un lavoro così soddisfacente.

12.1. Contesto e riferimenti storici

Esistevano due modi per dissipare il calore: mediante dei ventilatori oppure mediante un impianto controllato.

Utilizzare i ventilatori era una soluzione non molto costosa ma, sicuramente, necessitava di un maggiore controllo e di persone in grado di visionare che i livelli di calore non salissero troppo in fretta. Essi venivano posti sotto i rack dei vari componenti e venivano accesi all’avvio della macchina. Questa operazione veniva controllata da un operatore, il quale, doveva verificare il corretto funzionamento della dissipazione. La prima CEP presentava questa tipologia di strategia.

L’impianto controllato era facilmente utilizzabile perché permetteva di dissipare il calore verso l’alto in modo autonomo. Esso era più facile da gestire e il controllo avveniva in maniera tale da non necessitare di un controllore umano. I rack della macchina erano posizionati dentro a delle cabine aventi un tubo che confluiva verso l’esterno. Il calore generato era spinto verso l’alto e fuoriusciva dai tubi. Questa tecnologia costava però molto e doveva essere progettata su misura della macchina.

12.2. Prove della sfida

12.2.1. Progettare il raffreddamento – (Obbligatoria, Ripetibile):

Va definita e decisa che tipologia di tecnologia di dissipazione utilizzare. Questo consiste nello scegliere o quella mediante i ventilatori, più reperibili e meno costosi, oppure definire la costruzione dell’impianto di controllo, da progettare e più costoso.

12.2.2. Progettare l’impianto controllato – (Opzionale, Ripetibile):

L’impianto va progettato, disegnato e realizzato su misura dei componenti realizzati.

12.2.3. La logica e l’elettronica dell’impianto di raffreddamento – (Opzionale, Ripetibile):

Vanno pensati il progetto logico e quello elettronico dell’impianto di raffreddamento.

12.2.4. A logica dovrebbe andare (PR) – (Opzionale, Ripetibile)

Vanno controllati i vari circuiti dell’impianto di raffreddamento.

12.2.5. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Occorre definire la lista della spesa per la costruzione del sistema di raffreddamento che siano i singoli ventilatori o i vari componenti per l’impianto di controllo. Per comprare i componenti che sono stati definiti per il sistema di raffreddamento.

12.2.6. Costruire l’impianto di raffreddamento – (Prestigio, Opzionale, Ripetibile):

L’impianto di raffreddamento va costruito seguendo il progetto definito in precedenza. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

13. Il quadro di controllo

Ogni macchina necessita di un sistema che regoli gli indirizzi di memoria e permetta di effettuare delle operazioni aritmetiche cliccando solo su un tasto. Va però progettato e costruito. Questa prova richiede di aver pensato alla tipologia di interfaccia da usare per le periferiche.

13.1. Contesto e riferimenti storici

I quadri di controllo erano delle periferiche aventi delle lampadine, utilizzate per visualizzare il contenuto dei vari registri, delle chiavi telefoniche, usate come leve per caricare le varie operazioni in memoria, e delle manopole per il cambio delle istruzioni.

Il numero di chiavi telefoniche variavano in base ad alcuni fattori: dovevano essere tante quante la lunghezza di parola, per esempio: la prima CEP aveva una lunghezza di parola pari a 18 bit e quindi aveva tot file aventi 18 manopole. Il numero di file variavano in base ai registri definiti, erano minimo due: uno per il registro di lettura e scrittura(adattatore di entrata) e il registro di contatore di programma. La Macchina Ridotta aveva una terza fila di tre manopole. Essa veniva usata per il break point. Il numero di file poteva aumentare in base alla necessità di leggere il contenuto di un altro registro.

Le lampadine usate erano le z50t, più costose delle prime. Esse indicavano il contenuto dei registri: quello adattatore di entrata, usato per la lettura e scrittura della parola, era grande tante quanto i bit della lunghezza di parola, e il registro contatore di programma, pari alla grandezza di memoria in bit, per esempio 1024 era uguale a 2 alla 10 bit, erano quindi 10 lampadine. Potevano essere presenti anche le lampadine per i registri indice, il registro di entrata, quello di uscita e i vari registri di lavoro. Essi avevano tante lampadine pari alla lunghezza di parola. Sulla MR comparivano solo due file di lampadine: una per il registro contatore di programma e una per quello di lettura e scrittura. La CEP definitiva aveva sul quadro di controllo delle file per tutti i registri presenti: entrata e uscita, istruzione corrente e i registri di lavoro.

13.2. Prove della sfida

13.2.1. Progettare il quadro di controllo – (Obbligatoria, Ripetibile):

Avendo le informazioni del numero di parole gestite dalla memoria e dalla loro grandezza si può iniziare a progettare il controllo e tutti i suoi pulsanti. Ogni pulsante permetterà di fare una data operazione in memoria oppure potrà caricare un programma presente su un nastro perforato. I vari altri componenti sono necessari per la progettazione del quadro.

13.2.2. La logica e l’elettronica del quadro di controllo – (Obbligatoria, Ripetibile):

Vanno pensati il progetto logico e quello elettronico del quadro di controllo.

13.2.3. A logica dovrebbe andare (PR) – (Opzionale, Ripetibile)

Vanno controllati i vari circuiti pensati per il quadro di controllo.

13.2.4. Acquisti e pratiche (PR) – (Obbligatoria, Ripetibile)

Occorre definire la lista della spesa per la costruzione del quadro di controllo. I componenti necessari sono, led di colori differenti, chiavi telefoniche, levette, stagno, viti, acciaio, ecc… Il numero di lampadine è pari alla somma di tutti i bit in base ai registri progettati per la macchina. Registri di lavoro, di entrata, di uscita, adattatore di entrata e istruzione corrente pari alla lunghezza di parola. Il registro contatore di programma con dimensione pari all’elevazione a potenza del 2 per ottenere la dimensione della memoria.

Il numero di levette è pari alla lunghezza della parola moltiplicato per il numero di file, minimo due.

13.2.5. Costruire il quadro di controllo – (Obbligatoria, Ripetibile):

I vari acquisti da soli sono inutili, vanno montati seguendo i vari progetti definiti in precedenza. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

14. Si ritorna ad insegnare!

Avere un calcolatore funzionante è una bella cosa ma serve anche qualcuno che sappia programmarlo e farlo funzionare! Va quindi formata la nuova generazione di tecnici e di informatici. Il nostro futuro!

14.1. Contesto e riferimenti storici

L’Ateneo pisano decide di avviare, presso l’Istituto di Fisica, i primi corsi sulle calcolatrici elettroniche già a febbraio 1955.

Negli anni successivi la didattica fu un attività costante e furono invitati docenti esterni, come per esempio Corrado Böhm dall’INAC di Roma, che oltre a insegnare portarono competenze e idee al progetto per la costruzione delle CEP. Tra il 1958/1959, Böhm insegnò al corso di “Calcoli numerici e Grafici”. Esso forniva delle nozioni teoriche generiche sulla programmazione, come quelle inerenti alla Macchina di Turing e alle funzioni calcolabili, e altre di natura pratica, quali: l’analisi delle caratteristiche delle macchine più recenti e l’esecuzione di esercizi di programmazione.

14.2. Prove della sfida

14.2.1. Si impara e si insegna – (Opzionale, Ripetibile):

Di materiale in questi anni di studio e progettazione, ne è stato accumulato molto… Va riassunto e reso comprensibile ai nuovi studenti, che hanno sì una preparazione di base in fisica, matematica e in elettrotecnica, ma di calcolatrici elettroniche non sanno assolutamente niente.

14.2.2. Riorganizzare il corso – (Opzionale, Ripetibile):

Il preside di Ingegneria non è molto disponibile a cedere i già scarsi spazi della Facoltà per queste prime lezioni. Del resto, lui avrebbe voluto investire i fondi degli Enti Locali proprio per aule e laboratori! Occorre trovare una sede idonea per queste lezioni, reclutare gli studenti interessati, preparare ogni dettaglio.

14.2.3. Lettera a Böhm – (Prestigio, Opzionale, Ripetibile):

Pensare alle lezioni e organizzare il nuovo corso è sicuramente stata un’impresa. Avere però un insegnante di spicco nell’ambito matematico e scientifico può solo dar nuova luce al percorso di studi che avete pensato. Va però convinto.

14.2.4. Una presentazione del futuro – (Prestigio, Obbligatoria):

Sarà compito di coloro che il calcolatore lo hanno realizzato, spiegare i concetti utili all’utilizzo e alla programmazione di un calcolatore. La prova non è sicuramente facile ma tentar non nuoce! Aver contattato il professor Böhm aiuta sicuramente nell’esposizione e nell’attirare l’attenzione dei vari studenti. La prova limita il lavoro di coloro che vi partecipano a causa degli impegni universitari. Il tempo limitato, per i componenti titolari del corso, è di circa 5 mesi. Durante questo periodo i titolari dovranno dedicare almeno 6 ore all’insegnamento dal lunedì al venerdì.

15. Completando il calcolatore

I vari componenti della macchina sono stati pensati, costruiti e testati singolarmente. Ora vanno assemblati assieme in maniera tale da completare la macchina. Quindi progetti in mano! È ora di scalare il futuro!

15.1. Contesto e riferimenti storici

La Macchina Ridotta, realizzata tra il ’57 e il ’58, era composta da una memoria a nuclei di ferrite, un controllo microprogrammato costituito da una matrice di diodi, alcune periferiche basilari aventi un’interfaccia sincrona e un sistema di alimentazione basato su dei ventilatori posti sotto i rack della memoria, del controllo e dell’unità aritmetico logica. La sua dimensione, pertanto, non era eccessiva.

Essa era composta da circa 1112 valvole e 2622 diodi e aveva una potenza pari ad 8 Kw.

La seconda CEP fu costruita utilizzando i componenti del nucleo di base, occupava più spazio ed era composta con scelte differenti rispetto a quelle prese per la prima Cep. Essa aveva un controllo microprogrammato a nuclei di ferrite, la memoria era più corposa (64x64 bit) ed erano state implementate un numero di periferiche maggiori.

La necessità di avere una cabina ad alta tensione per la macchina fu fatta presente durante una riunione nell’aprile del 1958. Un calcolatore ha bisogno di molta energia per funzionare e, più è grande, più ne consuma. Sicuramente la tensione di un edificio universitario non era abbastanza per alimentarne le funzionalità.

15.2. Prove della sfida

15.2.1. Dar corrente – (Obbligatoria, Ripetibile):

L’obiettivo primario è quello di stipulare un accordo con un ente in grado di fornire una cabina ad alta tensione e una linea elettrica indipendente così da poter alimentare la macchina. Ciò comporterà un costo mensile variabile in base ai consumi. La formula per definire la potenza in Kw della macchina è la seguente:

(n. valvole totali della macchina *350) + (n. Totale transistor)*35 + (n. diodi totali della macchina) * 45

15.2.2. Progettare le fasi di lavoro – (Obbligatoria, Ripetibile):

I componenti sono completi e sono stati testati. Vanno però assemblati e, quindi, va deciso come suddividere il lavoro. Vanno poi scritti i vari passaggi utili al montaggio.

15.2.3. Acquisti e pratiche (PR) – (Opzionale, Ripetibile)

Occorre definire la lista della spesa per definire gli ultimi componenti che possono servire per completare la macchina. Per esempio: cavi, stagno, tubi, ecc… Si possono comprare gli stock di componenti generici. La quantità varia in base al risultato della prova di Saggezza

15.2.4. Costruire il calcolatore – (Prestigio, Obbligatoria, Ripetibile):

I vari acquisti da soli sono inutili, vanno montati seguendo i vari progetti definiti in precedenza. I ventilatori dovranno essere posizionati a norma mentre, nel caso in cui si abbia costruito l’impianto di raffreddamento, esso va sistemato e collegato al quadro di controllo. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

15.2.5. Prima accensione – (Obbligatoria, Ripetibile):

Il primo calcolatore profuma di nuovo ma va acceso. La pressione è alta e si spera che tutto vada come dovrebbe. Ogni componente va acceso uno alla volta e bisogna sperare che tutto funzioni correttamente. Qualcuno deve controllare che la dissipazione faccia correttamente il suo lavoro. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

15.2.6. Il primissimo programmino – (Obbligatoria, Ripetibile):

Va programmato il primissimo programmino che dovrà girare sulla macchina per vedere se funziona e se i risultati sono gli stessi di quelli attesi.

15.2.7. Le prove di esecuzione – (Obbligatoria, Ripetibile):

La macchina si accende… ma funzionerà? Va provata mediante il primo programmino pensato per la macchina. I risultati verranno poi confrontati. Eventuali risultati negativi nei tiri potrebbero far attivare la prova ricorrente “È successo qualcosa di brutto…”.

15.2.8. Un telegramma per informare tutti – (Alternativa, Opzionale):

Per questo grande risultato non sono previste cerimonie ufficiali di inaugurazione. Possiamo quindi limitarci a informare tramite telegramma il Sindaco, il Presidente della Provincia, i vertici dell’Ateneo ed eventualmente altri alleati che ci siamo fatti durante il nostro percorso.

15.2.9. Tra rinfreschi e risultati – (Prestigio, Alternativa, Opzionale):

In alternativa possiamo organizzare una cerimonia di inaugurazione ufficiale, con tanto di rinfresco, invitando sicuramente il Sindaco, il Presidente della Provincia e i vertici dell’Ateneo. La prova consiste nel presentare il calcolatore, ricostruendo brevemente i passaggi che hanno portato al risultato.

16. Appendici

11.1. Lista delle abilità speciali ottenibili nello scenario

• Caposquadra, consente di reclutare apprendisti; con un apprendista riduce i tempi di realizzazione di componenti elettronici o meccanici del 30%; aumenta di un ulteriore 10% per ogni nuovo apprendista; è preclusa al prof. ordinario e al prof. associato; si può ottenere superando la prova “Apprendistato”;
• Conoscenze internazionali, concede car +2 ogni volta che si intraprende una prova legata a persone non italiane; si può ottenere superando una prova tra “Contattare i ricercatori di Cambridge” e “Contattare il centro IBM”;
• Didattica e dintorni, concede sag +2 ogni volta che si intraprende una prova legata a metodologie di insegnamento; si può ottenere superando la prova “Si impara e si insegna”;
• Relatore, consente di reclutare tesisti; con un tesista riduce i tempi di realizzazione di componenti elettronici o meccanici del 20%; aumenta di un ulteriore 10% per ogni nuovo tesista; è preclusa al ricercatore giovane e al tecnico; si può ottenere superando la prova “Un nuovo tesista”.