MODULO 2: STORIA DEI PROCESSORI

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MODULO 2 STORIA DEI PROCESSORI

• SICSI V Ciclo Classe
  A042
  Indirizzo Tecnologico
• Alessandro Mazzone
• Prof. F. Perla Antonio Bove
• Piero Cima

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Prerequisiti richiesti

1. Avere conoscenza della terminologia tecnica
   propria del mondo tecnologico.

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Obiettivi

• Fornire allallievo una panoramica dello sviluppo
  storico e tecnologico dei processori fino ad
  arrivare ai giorni nostri, indicando possibili
  sviluppi futuri.

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Materiale didattico utilizzato

• Dispense fornite dal docente (lucidi e appunti)
• Articoli ed informazioni prelevate da riviste
  specializzate sullargomento
• Indirizzi internet utili per approfondire
  largomento

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Indirizzi utili

• http//www.cronologia.it/
• http//www.lithium.it/home.asp
• http//it.wikipedia.org
• http//www.windoweb.it
• http//www.disi.unige.it/
• http//www.hardwareirc.com/
• http//www.megalab.it
• http//www.amd.com/

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Indirizzi utili

• http//www.pizzut.it/
• http//www.zanezane.net/
• http//www.storiadellinformatica.it
• http//www.hwupgrade.it/
• http//www.unonet.it/
• http//www.hirc.it/
• http//www.azpoint.net
• http//www.intel.com/

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Contenuti del modulo

• Sviluppi storici di tecnologia e automazione
• Gli x86
• INTEL Pentium
• LAMD
• Stato dellarte e sviluppi futuri

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Tempi di attuazione

• 3 ore di teoria

Strumenti didattici

• Proiezione di Slide sullargomento

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Verifiche

• Verifiche orali

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Storia dei processori
Breve percorso dagli inizi..ad oggi.
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Le prime macchine da calcolo

• La storia delle macchine da calcolo ha origini
  antichi. Possiamo affermare che il primo vero
  strumento realizzato per eseguire i calcoli
  risale al 2000 a.c. ed è lABACO.
• Venne utilizzato prima in Cina, poi in Grecia e
  solo in seguito dai Romani

Abaco
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Le prime macchine da calcolo

• Il termine calcolare e calcolatore derivano dal
  latino calculi.
• Il nome è legato alle file di sassolini di un
  abaco, dove la posizione di alcune palline
  riferite ad una barra orizzontale determinava la
  rappresentazione numerica.

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Le prime macchine da calcolo

• Altra macchina storica è la virgulae numeratrices
  di Napier
• E uno strumento ideato per la costruzione delle
  tavole dei logaritmi

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Ma le prime vere macchine, ovvero macchine che
non si limitano a fornire un semplice supporto
fisico agli operandi, ma sono insiemi di organi
meccanici che consentono lautomatizzazione delle
operazioni, compaiono solo a partire dal XVII
sec. Whihelm Schikard (1592-1635), Blaise Pascal
(1623-1662) e Whihelm Leibniz (1646-1716)
costruirono macchine, simili nella sostanza, che
consentivano di eseguire le 4 operazioni mediante
un semplice meccanismo di ruote dentate
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La prima macchina calcolatrice fu ideata e
costruita dal tedesco Wilhelm Schickard nel 1623
essa effettuava le quattro operazioni aritmetiche
ed estraeva la radice quadrata di un numero. In
seguito tale macchina fu messa a punto dal
diciannovenne francese Blaise Pascal (1642) e fu
chiamata Pascalina (si dice che il francese
abbia intrapreso il progetto per facilitare il
lavoro del padre, ispettore delle tasse). La
macchina era in grado di eseguire addizioni e
sottrazioni su numeri decimali fino a 12 cifre.
Pascalina
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Gottfried Wilhelm von Leibniz, partendo dai
principi base della Pascalina, costruira' invece
una macchina calcolatrice (il Calcolatore a
Scalini 1694) che ha in piu' il traspositore, un
meccanismo in grado di memorizzare un numero e di
utilizzarlo per moltiplicarlo con il risultato di
una successiva addizione. Purtroppo nessuno dei
due esemplari realizzati riusci' a compiere una
operazione esatta, a causa della scarsa
precisione con cui vennero costruiti i suoi
ingranaggi.
Leibniz dette tuttavia un rilevante contributo
agli elaboratori, con i suoi studi di quella che
e' ora conosciuta come la logica simbolica
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E emblematico riportare il suo pensiero riguardo
luso di strumenti automatizzati non e'
ammissibile che studiosi e scienziati, anzichè
sviluppare e confrontare nuove teorie, perdano le
proprie ore come schiavi nelle fatiche del
calcolo, che potrebbe essere affidato a chiunque
se si potessero usare delle macchine
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Leibniz diede quattro grandi contributi nel campo
del calcolo automatico, quali

• l'avvio della logica formale e del codice
  binario
• la comprensione del carattere disumano del
  calcolo e l'opportunita', nonche' la capacita',
  di automatizzare questo lavoro
• l'idea che le macchine da calcolo potrebbero
  essere utilizzate per verificare le ipotesi
• la costruzione di una macchina da calcolo.

In seguito vennero alla luce altri progetti e
prototipima i primi passi significativi vennero
mossi soltanto un paio di secoli piu' tardi.
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La scheda perforata
Un'innovazione importante per l'evoluzione
dell'elaboratore elettronico e' sicuramente
l'introduzione della scheda perforata ad opera
del francese Joseph Jacquard diffuse nel 1801 e
il suo sviluppo industriale nel 1804 al fine di
automatizzare il controllo dei telai di
tessitura. La reazione alla diffusione di questi
telai fu drammatica in quanto si pensò che essi
rischiavano di gettare in miseria i 4/5 della
popolazione di Lione e conseguentemente il
Consiglio della città ne ordinò la
distruzione.Tuttavia nel 1812 operavano in
Francia 11.000 telai a scheda, ed essi si
diffusero rapidamente in Germania, Italia,
America e Cina.
Schede perforate
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Nel 1822, Charles Babbage (1792-1871), professore
di matematica all'universita' di Cambridge,
presento' alla Royal Astronomical Society il
suo primo modello di Macchina Differenziale,
una macchina capace di eseguire i calcoli
necessari per costruire le tavole logaritmiche.
Il suo scopo era costruire una macchina in grado
di stampare tavole numeriche senza errori. Nel
1832, Babbage e Joseph Clement producono un
segmento del prototipo del loro calcolatore
differenziale, che lavora con numeri di sei cifre
e funzioni polinomiali (tabulate) del secondo
ordine. Il dispositivo completo, grande quanto
una stanza, dovrebbe lavorare con funzioni del
sesto ordine e numeri di 20 cifre, oppure con
funzioni del terzo ordine e numeri di 30 cifre.
Ogni addizione e' fatta in due fasi (nella
seconda ci si occupa del riporto generato nella
prima) le cifre di output sono incise in una
lastra di metallo dolce, dalla quale puo' essere
ottenuta una lastra per la stampa. Ci sono
comunque notevoli difficolta' ed è costruito solo
questo prototipo. Il progetto viene ufficialmente
annullato nel 1842, per problemi di fondi.
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Intorno alla fine dell800 il Museo delle Scienze
di Londra, riprendendo il progetto di Babbage del
1849, di cui si hanno tutti i disegni, costruisce
la Macchina delle Differenze, ovvero una versione
più avanzata della macchina di Pascal, in grado
di calcolare con il metodo delle differenze
finite i valori di un polinomio di terzo grado.
La Macchina delle Differenze poteva eseguire il
calcolo dei valori di un polinomio attraverso una
serie ripetuta di somme una volta attivata ed
impostata con i valori iniziali, la macchina
proseguiva i suoi calcoli automaticamente, grazie
ad un motore a vapore. Corretti alcuni dettagli e
usando componenti più moderni, il dispositivo
funziona egregiamente, mettendo in evidenza anche
la raffinatezza del progetto di Babbage.
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Intanto Babbage si era messo a lavorare ad un
secondo prototipo la Macchina Analitica
(Analythical Engine), primo esempio di macchina
a programma registrato. Applicando al calcolo
automatico l'idea della scheda perforata ideato
da Joseph Jaquard nel 1801, Babbage dotò la sua
macchina della capacità di eseguire sequenze di
calcoli preregistrate su schede perforate (il
principio di funzionamento e' di consentire o
meno il collegamento fra ingranaggi disponendo
opportunamente dei fori sulle schede). Al
progetto partecipò anche la figlia del poeta Lord
Gordon Byron, Ada Augusta Lovelace, ricordata
come prima programmatrice della storia (in suo
onore fu in seguito sviluppato un linguaggio di
programmazione noto col nome di ADA).
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La Macchina Analitica consisteva in una unita' di
calcolo, detta Mulino (Mill), dotata di due
accumulatori principali ed alcuni ausiliari, e in
una memoria (Store -gt Magazzino), costituita da
una pila di registri in cui venivano memorizzati
dati e risultati intermedi le schede perforate
erano impiegate sia per i programmi che per i
dati, e potevano essere effettuati anche salti
condizionati. Vi era poi anche una forma di
"microcoding"il comportamento delle istruzioni
dipende dalla posizione di "interruttori" su una
barra, detta barra di controllo (control barrel).
Un'addizione era calcolata in 3 secondi mentre
una moltiplicazione o divisione in 2-4 minuti.
La Macchina Analitica
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La macchina analitica non fu però realizzata
poichè il governo britannico, si rifiutò di
concedere altri finanziamenti in quanto
considerava assurda l'idea che si potesse
costruire una macchina che eseguisse un lavoro
mentale. Solo il 29 novembre 1991, la macchina
(costruita coi mezzi disponibili nell'Inghilterra
vittoriana) compì il primo calcolo completo nel
Museo della Scienza di Londra. La logica di
progetto e la struttura d'insieme dei moderni
computer si basa ancora su concetti introdotti da
Babbage, tanto che egli viene considerato uno dei
fondatori dell'informatica. Se solo egli avesse
potuto disporre di una migliore tecnologia, la
macchina analitica avrebbe funzionato nel 19
secolo, e il mondo avrebbe fatto un balzo avanti
di quasi cent'anni...
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Col passare del tempo vennero effettuati altri
progressi, sopprattutto per quel che riguarda
l'archiviazione dei dati Herman Hollerith riuscì
infatti con la sua Macchina Tabulatrice a censire
nel 1890 la popolazione degli Stati Uniti in soli
due anni (quando soltanto dieci anni prima
occorrevano circa sette anni di
conteggi...). In seguito a questo grande
successo Hollerith fondo' una societa', che
diverra' poi la famosa International Machine
Corporation (IBM).
Macchina Tabulatrice
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UNA NUOVA ERA
Ventanni più tardi nasce il primo computer
analogico (Vannevar Bush, 1930) e a seguire lo
Z-1, macchina a relè capace di lavorare su due
cifre (0 e 1) costruita nel salotto di casa dal
tedesco Konrad Zuse (1936-1938). Nel 1937
troviamo il primo calcolatore interamente
costruito con valvole termoioniche l'ABC (A e B
stanno per il nome dei suoi ideatori John
Atanasoff e Berry dell'Università di Stato
dell'Iowa, mentre C sta per Computer). Questo
computer fu progettato nel 1937 e ultimato nel
1939 allo Iowa State College a causa dello
scoppio del secondo conflitto modiale fu però
dimenticato e solo più tardi, nel 1973, una corte
federale degli Stati Uniti sancì che l'ABC fu il
primo calcolatore elettronico automatico. Con
l'ultimazione del primo elaboratore elettronico
della storia si apre dunque la prima generazione
di computers.
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Clifford Berry Con lABC
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Il ricostruito Z1 al Deutsche Technik Museum
Berlin nel 1989
Particolare dello Z1
Z3 in mostra al Deutsche Museum in
Monaco (macchina ricostruita, non esistono
immagini delle macchine originali)
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La Prima Generazione (1939 - 1956 la valvola
termoionica)

• Con questo nome si indica quel periodo durato
  quasi ventanni che vide la nascita dei primi
  calcolatori elettromeccanici.
• Queste macchine eseguivano solo le operazioni per
  le quali erano state programmate, sfruttando
  complessi meccanismi attivati da motori elettrici.

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La Prima Generazione (1939 - 1956 la valvola
termoionica)

• I computer della prima generazione avevano tutti
  in comune
• le grosse dimensioni
• l'utilizzo di schede perforate (per inserire e
  ricevere dati )
• la capacità di lavorare in "tempo reale" (grazie
  alle valvole termoioniche, mille volte più veloci
  dei relè)

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Esempi di valvola termoionica
Fu inventata da J. Ambrose Fleming nel 1905 e
l'anno seguente venne perfezionata da Lee De
Forest
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La Prima Generazione (1939 1956) la valvola
termoionica
Lo stimolo per lo sviluppo dei calcolatori venne
dalla seconda guerra mondiale. Una Macchina
chiamata ENIGMA fu usata dai tedeschi per cifrare
i messaggi tra i comandi e i luoghi operativi.
Gli inglesi (con laiuto di Alan Turing)
costruirono COLOSSUS per decifrare i messaggi. Il
progetto fu fortemente voluto nel 1936 da
Churchill. Alan Turing, col suo operato, apportò
notevoli progressi, formalizzando l'idea di
programma e di computer.
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Nel 1942, per velocizzare il montaggio delle
apparecchiature elettroniche prodotte in serie,
un ingegnere tedesco, Paul Eisler, intuisce che
sarebbe meglio inserire i componenti su una base
prestampata. Con un processo chimico-fotografico
incide la base in modo da ricavare delle piste di
rame. Entra in scena il circuito stampato
Un circuito stampato
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Il progenitore concettuale del computer
Nel 1944, il matematico John von Neumann
teorizzo' il funzionamento di un calcolatore
tramite programmi immessi nella memoria centrale,
insieme a dati da elaborare. Fino ad allora,
infatti, ogni calcolatore eseguiva solo le
istruzioni per le quali era stato costruito.
Questa teoria gettava le basi per la
realizzazione dei computer moderni.
John von Neumann
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Modello Von Neumann
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ENIAC Electronic and Numeric Integrator and
Calculator

• Primo importante computer general purpose a
  valvole
• Progetto per il ministero della Difesa americano
  per costruire tavole balistiche
• Iniziato nel 1943 e completato nel 1946
• Caratteristiche
• 18000 valvole
• 30 tonnellate
• 1000 volte più veloce dei predecessori meccanici.
  Riusciva ad elaborare le tabelle balistiche
  facendo uso di parti interamente elettroniche
• Aritmetica decimale
• RAM basata su nuclei di ferrite.
• memorie di massa costituite da nastri magnetici

ENIAC
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EDVAC Electronic Discrete Variable Automatic
Computer

• Proposto nel 1945 da John Von Neumann ed
  operativo nel 1951
• Idea rivoluzionaria Programmi e dati nella
  medesima unità di memoria ad alta velocità
  (possibilità di modificare le istruzioni durante
  l'esecuzione di un programma)
• Rappresentazione binaria dei dati
  (macchina versatile che permise la realizzazione
  di computer in serie )
• meccanismo di memorizzazione linee di ritardo,
  più veloci e meno ingombranti della valvole

EDVAC
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Limiti dei calcolatori di prima gen.

• Scarsa capacità di memorizzazione e bassa
  velocità (limite alla complessità dei problemi
  risolvibili )
• Processo di programmazione complesso e tedioso,
  non esistevano linguaggi di "alto livello", ed
  occorreva programmare in codice binario. Non si
  potevano utilizzare variabili mancava il
  concetto di "ciclo" e gli strumenti software per
  supportarlo mancava qualsiasi tipo di supporto
  alla programmazione ed alla strutturazione dei
  programmi (sistemi operativi, librerie,...)
• L'unita' di calcolo era poco orientata alla
  soluzione di problemi non numerici

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La Seconda Generazione (1956-1963) il transistor
Tre scienziati della Bell Telephone, una societa'
di Boston all'avanguardia nella ricerca e nella
sperimentazione (John Barden, W. H. Brattain e
W. B. Shockley, che riceveranno il nobel nel
1956) inventano un dispositivo più efficiente,
più affidabile, più piccolo, più duraturo, più
veloce e più economico delle valvole di vetro.
Questo dispositivo riesce a trasmettere la
corrente attraverso un resistore. Per questo
viene chiamato "transmit resistor", o più
comunemente transistor E il 22 giugno 1948.
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TRANSISTOR Vs VALVOLA

• Più veloce
• Più piccolo
• Più affidabile
• Meno vorace di elettricità

Transistor
Quindi, con l'invenzione del TRANsmit reSISTOR,
vi e' finalmente la possibilità di ridurre
l'ingombro dei computer e di velocizzare le
procedure di calcolo. L'elaboratore diventa più
economico e si diffonde in decine di migliaia di
esemplari in tutto il mondo.
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La Seconda Generazione (1956-1963) il transistor

• Benché il transistor fosse stato inventato già da
  dieci anni, nessun computer funzionava
  interamente con questi nuovi componenti. Nel 1955
  nacque il primo computer funzionante interamente
  a transistor, il TRADIC.
• Viene sperimentato dalla Bell, ma sarà la Siemens
  nel 1957 a commercializzare il primo modello
  definitivo, chiamato 2002.

TRADIC
42
La Seconda Generazione

• Nel 1957 un ingegnere, suo fratello e un amico,
  con 70.000 dollari presi in prestito fondano una
  società per la produzione di mini-elaboratori
  chiamata Digital Equipment Corporation, DEC..
  Negli anni successivi questa società fu seconda
  solo alla IBM.
• L'implementazione di programmi che prevedevano
  l'utilizzo di nuovi linguaggi macchina più
  stringati e di facile comprensione, da parte
  dell'operatore.
• L'avvento delle stampanti.
• L'aumento della capacità di immagazzinamento di
  dati.

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La Seconda Generazione

• I computer sono ampiamente accettati da numerose
  industrie
• Ha inizio la miniaturizzazione dei componenti
• IBM 1401 (dotato di 10.000 transistors)
• IBM 7090 (con 44.000 transistors e 1,2 Mbit di
  memoria )

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La Seconda Generazione

• Negli anni sessanta furono mossi grandi passi
  anche nel campo della programmazione. furono
  realizzati i linguaggi COBOL, il FORTRAN e
  l'ALGOL vengono introdotti meccanismo per
  realizzare cicli e definire variabili, supporti
  alla stesura di software, quali librerie,
  soubroutines, compilatori e monitors

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La Seconda Generazione

• Nel 1963 un gruppo di ricercatori americani
  progetta e realizza un rivoluzionario sistema di
  posizionamento rapido del cursore sullo schermo
  viene chiamato mouse, tuttavia non fu introdotto
  sul mercato, fino al 1981.
• Nacquero inoltre le prime aziende
  specificatamente dedicate all'informatica (nel
  '64 l'IBM inventa il primo word-processor)
• Nel 1981 viene commercializzato il PDP-8, una
  macchina molto meno potente degli altri
  calcolatori disponibili sul mercato, il cui
  prezzo contenuto ne favorì però il successo
  l'elaboratore entrò in numerose scuole americane
  e divenne uno dei primi computer a disposizione
  degli studenti.
• Uno di questi finì in mano al piccolo William
  Henry III Gates, con le conseguenze che oggi
  conosciamo tutti.

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La Terza Generazione (1964 - 1971 il circuito
integrato)

• La scarsa affidabilità dei transistor creò non
  pochi problemi ai calcolatori, come perdita di
  dati ed errori rilevante nell'elaborazione e
  nelle risposte.
• Un ingegnere della Texas Instruments, Jack
  Kilby, sviluppò nel 1958 il primo esemplare di
  circuito integrato (IC), attraverso l'utilizzo di
  uno speciale minerale il quarzo.

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La Terza Generazione (1964 - 1971 il circuito
integrato)
Grazie a questa straordinaria invenzione, negli
anni successivi gli scienziati riuscirono a
condensare i vari componenti elettronici in un
singolo elemento semiconduttore chiamato chip.
Primo circuito integrato di Jack Kilby 1959.
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La Terza Generazione (1964 - 1971 il circuito
integrato)
Una curiosità il brevetto fu riconosciuto alla
Texas Insruments da tutti i paesi del mondo
tranne il Giappone, che iniziò la produzione di
circuiti integrati senza pagare i diritti. Iniziò
allora una battaglia legale, che fu vinta dalla
Texas. Intanto il Giappone era diventato il
maggior produttore al mondo di circuiti
integrati lo scherzo gli costerà una multa (che
oggi si può valutare in 100.000.000 di euro
all'anno) da pagare fino al 2001.
49
La Terza Generazione (1964 - 1971 il circuito
integrato)
Un altro importante evento, legato al diffondersi
dei computer di terza generazione, fu la nascita
dei sistemi operativi , o software di base,
per la gestione della condivisione da parte di
più utenti delle risorse di un computer, in grado
di controllare il rendimento e le funzionalità
della memoria centrale, e di far girare più
programmi sostanzialmente diversi tra loro. Due
specialisti dei laboratori della ATT gettano le
basi del linguaggio UNIX , capace di adattarsi a
qualsiasi calcolatore a 16 o 32 bit. La prima
versione sarà lanciata nel 1969 , ma bisognerà
aspettare quasi 10 anni prima che il prodotto
diventi commerciale solo nel 1977 , infatti, il
sistema sarà largamente diffuso negli ambienti
accademici.
50
La Terza Generazione (1964 - 1971 il circuito
integrato)
Dal punto di vista architetturale, viene
introdotto il concetto di parallelismo a vari
livelli (di istruzione, di programma, ecc.) e'
possibile velocizzare l'esecuzione di una certa
funzione eseguendo più passi in parallelo su
moduli diversi. Viene inoltre introdotto il
concetto di microprogrammazione, per semplificare
il progetto dell'Unita' di Controllo.
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La Terza Generazione (1964 - 1971 il circuito
integrato)
Il primo grande elaboratore basato su circuiti
integrati e' il System/360 ad opera dell'IBM,
capace di decine di milioni di operazioni al
secondo ( 1964 ). La serie System/360 era
caratterizzata da un unico sistema operativo, che
rese compatibili non solo gli elaboratori della
stessa serie ma anche quelli già esistenti,
permettendo ai produttori di software di
sviluppare applicazioni standardizzate per un
mercato molto più ampio, con la possibilità di
sfruttare evidenti economie di scala.
L'architettura scalabile rivoluzionò l'industria
degli elaboratori dando alla IBM la possibilità
di dominare il settore dei mainframe per i
successivi trent'anni e ai clienti di utilizzare
il medesimo sistema operativo e le medesime
applicazioni su differenti modelli della serie
System/360. Il successo di questo calcolatore e'
strepitoso ne vengono prodotte fino a mille
unità al mese e una nuova versione quattro anni
più tardi (il
System/370-1968), mentre le azioni della IBM,
crescendo vertiginosamente, fanno sì che la
azienda diventi il maggiore produttore al mondo
di calcolatori elettronici.
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La Terza Generazione Altre scoperte

• 1964 fa la sua prima comparsa il puntatore
  grafico, comunemente detto mouse
• 1969 la società svizzera Hoffman La Roche
  brevetta i cristalli liquidi. Cinque anni prima,
  infatti, la società americana RCA giunse alla
  stessa scoperta, ma non brevettò gli LCD perchè
  giudicati di scarso utilizzo.(Per inciso, la
  vera scoperta dei cristalli liquidi risale
  addirittura al 1888, frutto delle ricerche di un
  botanico austriaco! )
• 1970 viene istituita ARPANET (rete di
  comunicazione interna del Pentagono)
• 1970 Intel lancia sul mercato il primo esemplare
  di RAM (a 1024 bytes)
• Con l'aprirsi degli anni settanta, a cavallo tra
  la terza e la quarta generazione, vediamo
  l'utilizzo dei circuiti a larga scala di
  integrazione (LSI), integrando su una singola
  piastrina di silicio migliaia di transistors,
  realizzando le memorie a semiconduttore.

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La Terza Generazione (1964 - 1971 il circuito
integrato)

• Il processo di miniaturizzazione dei calcolatori
  raggiunse l'apice con l'introduzione del
  microprocessore.
• Con questa invenzione si completò un ciclo di
  evoluzione e progresso per la microelettronica,
  per il funzionamento dei calcolatori e
  l'abbattimento dei costi tale che, se fosse
  esistito per l'industria automobilistica, oggi
  potremmo comprare ad un prezzo irrisorio una
  Rolls-Royce in grado di percorrere un milione di
  chilometri con un litro di benzina e con un
  motore tanto potente da poter spingere un
  transatlantico...

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La quarta generazione

• Dopo lo sviluppo dei circuiti integrati
  l'attenzione dei ricercatori si spostò
  decisamente sulla realizzazione di chip sempre
  piu' sofisticati.
• Pur mantenendo le funzionalita' logiche di base
  di una macchina di Von Neumann, l'avvento dei
  circuiti ad elevata integrazione consente di
  potenziare i concetti di parallelismo, di
  aumentare le funzionalità di elaborazione e
  controllo, nonchè la capacità di memorizzazione.

55
La quarta generazione

• Nel 1970 i tagli del governo americano ai
  finanziamenti destinati all'agenzia spaziale
  (NASA) fecero diminuire il volume di acquisti dei
  componenti elettronici.
• Fu così, che la Intel (INTegrated Electronics),
  societa' fondata nel 1968 da due ex-ricercatori
  della Bell Telephone, Robert Noyce e Gordon
  Moore, e Ted Hoff in particolare, realizzò un
  prototipo di microprocessore a 4 bit, destinato
  alla costruzione di un microcalcolatore da
  tavolo, il 4004 (1971), che era in pratica un
  circuito integrato che simulava un intero
  computer, con la sola mancanza di dispositivi di
  input-output e memoria.

Intel 4004
56
La quarta generazione

• Il 4004 rivoluzionò decisamente non solo il
  settore informatico, ma anche quello televisivo e
  automobilistico (permettendo l'inserimento
  dell'iniezione elettronica).
• L'inadeguatezza tuttavia di questo processore ai
  calcoli di uso generalizzato portò alla creazione
  di un tipo più evoluto, l'8008, ad 8 bit, il
  quale tuttavia non riusciva a raggiungere
  velocità abbastanza elevate.
• A distanza di un anno, nel 1974 , la Intel
  realizzò così l'8080, un processore dal prezzo di
  poco inferiore ai 200 dollari dell'epoca,
  leggermente piu' grande del precedente 8008 ma
  dieci volte più potente, con 2.700 transistors in
  più.

Intel 8008
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La quarta generazione

• Caratteristiche dell Intel 8080
• Versione migliorata dell 8008
• Primo a 8 bit realizzato dalla Intel.
• Può sommare due numeri ad 8-bit in 2.5
  milionesimi di un secondo.

Intel 8080
58
La quarta generazione

• Nel 1973 un progetto della Xerox Parc porta alla
  luce ad un elaboratore sperimentale che utilizza
  il mouse, l'Ethernet e l'interfaccia grafica
  (GUI) denominato Alto
• Sempre alla Xerox, ma l'anno successivo, Charles
  Simonyi scrive il primo applicativo di tipo
  WYSIWYG - what you see is what you get - e lo
  chiama BRAVO-1974.

59
La quarta generazione

• Le prestazioni degli elaboratori nella terza
  generazione si impennano, i tempi di calcolo
  divengono brevissimi e le dimensioni delle
  macchine si riducono.
• Questi cambiamenti fanno sì che il prezzo dei
  calcolatori si abbassi ad un punto tale da
  permettere che, nel 1975, il computer in casa
  non sia più un sogno nasce l'Altair 8800.
• Un computer grande come un tostapane dotato di
  processore 8080, con 4.000 bytes di memoria,
  venduto a 397 dollari in un kit di montaggio che,
  una volta assemblato, non aveva ne' tastiera ne'
  schermo ma solamente sedici interruttori per dare
  i comandi ed altrettante spie luminose per
  l'output.

Intel 8080
Una curiosità il nome gli fu dato dopo che
l'inventore vide un episodio di Star Trek "A
voyage to Altair".
60
La quarta generazione

• Scrivendo il software per questo computer, grazie
  alla raggiunta capacità del processore Intel di
  reggere una versione dell'interprete del
  linguaggio BASIC, William (Bill) Gates (zio
  Bill per gli amici e Paul Allen (diciannove anni
  il primo, ventidue il secondo) fondarono, nel
  1975, la Microsoft, la prima società di
  produzione di software per microcomputer.
• La nascita dei primi computer di dimensioni
  ridotte e la crescita esponenziale di sistemi
  operativi sempre meno complessi resero possibile
  la nascita di applicazioni come i word processor
  (il primo venne chiamato Electric Pencil), i
  programmi per la realizzazione grafica e i
  videogiochi. (alcune tra le aziende in questa
  direzione furono la Apple Computers, la Commodore
  e la Radio Shack, ognuna delle quali aveva
  sviluppato un sistema operativo di proprietà
  basato su versioni simili del linguaggio Basic,
  direttamente installato nella ROM del computer)

61
La quarta generazione

• Il 1976 vede la nascita dello Zilog Z-80,
  rielaborazione del chip Intel 8080, ad opera di
  Federico Faggin. Egli può essere considerato
• l'inventore del primo microcomputer a 4 bit, il
  4004 prodotto dalla Intel, tra il 1969 e il 1971
• l'inventore del più famoso microprocessore della
  storia dell'informatica, lo Z80, tra il 1974 e il
  1976
• l'inventore del più semplice dispositivo di
  puntamento dai tempi del mouse il touchpad, tra
  il 1992 e il 1994.

Federico Faggin.
62
La quarta generazione

• Lo Zilog Z-80 è
• costituito da 50 istruzioni di base,
• confezionato in un unico contenitore a piedini
• Larchitettura si basa su 3 microprocessori ad 8
  bit
• 8080
• 8228
• 8224
• Lo Zilog Z-80 si rivelerà più veloce del
  concorrente Intel 8080

Zilog Z-80
63
La quarta generazione

• Nell1977 la Digital Equipment Corporation (DEC)
  introduce la famiglia di computer Vax, una vasta
  gamma di computer di differenti dimensioni che la
  rese leader nel settore dei minicomputer.
• I minicomputer ebbero un enorme successo poichè,
  a differenza dei mainframe, permettevano ai loro
  utenti l'accesso contemporaneo per eseguire
  operazioni diverse ( multi-tasking ) a scapito,
  però, della potenza.

64
Lera degli x86

• Nel 1978 nasce lera dei 16-Bit
• Intel lancia sul mercato l8086.
• si basa sul disegno del 8080 e 8085, con un
  register set simile, ma espanso a 16 bit
• È il primo processore, di questa casa, con
  architettura a 16 bit
• Può indirizzare fino a 1Mb di memoria avendo a
  disposizione un bus indirizzi a 20 bit
• Contiene 29.000 transistor ed una tecnologia NMOS
  (MOS di tipo n) a 3.0 micron

Intel 8086
65
La quarta generazione

• Nel 1978 lo scenario è il seguente
• Con luscita sul mercato di una stampante ad aghi
  con alte capacità grafiche nasce in Giappone il
  marchio Epson (Seiko)
• Viene lanciato sul mercato il primo
  modulatore-demodulatore di segnali digitali in
  analogici e viceversa per la trasmissione di dati
  attraverso linee telefoniche
• il Micromodem 100

66
Lera degli x86

• Lanno successivo, nel 1979, Intel annuncia il
  microprocessore 8088, versione Lite" dell'8086.
• Mantiene il set di istruzioni dell8086
• Stesse dimensioni dei registri dell'8086
  (architettura a 16 bit),
• Il bus dei dati è ridotto a otto bit, contro i
  sedici del processore precedente
• Rappresenta un passo indietro nell'evoluzione.
  Questa operazione è stata fatta per rendere
  l'8088 compatibile con gli adattatori hardware in
  commercio e per poter impiegare chip di supporto
  economici e facilmente reperibili nei primi
  personal computer.

Intel 8088
67
La quarta generazione

• Nel 1979 lo scenario è il seguente
• Nasce Wordstar, il primo potente
• software per il trattamento dei testi
• destinato ai personal computer
• La Olivetti presenta il modello M10,
• uno dei primi personal computer portatili
• Nasce il linguaggio ADA
• (Augusta ADA Byron) Derivato dal Pascal, usato
  principalmente dai militari.

68
Lera degli x86

• L8088 fu prodotto in due versioni
• una con una velocità di clock di 5 MHz
• capace di 0.33 MIPS (milioni di istruzioni per
  secondo)
• l'altra con una clock a 8 MHz e 0.75 MIPS
• Le limitazioni di un processore a 8 bit erano del
  resto chiarissime, non potendo questo gestire, se
  non con innaturali paginazioni, memorie superiori
  a 64 K ed era limitato dalla dimensione dei suoi
  registri nellesecuzione di operazioni su insiemi
  di dati complessi, in special modo nell'ambio
  delle operazioni matematiche.

69
Lera degli x86

• Nel 1980
• Motorola presenta il chip 68000
• chiamato così dal numero dei transistor che lo
  componevano (sessantottomila)
• Processore a 16 bit che più tardi verrà
  installato sui Macintosh.
• Considerato a 16 bit, presenta un'architettura
  interna e alcune prestazioni da 32 bit
• Nasce il Coprocessore matematico Intel 8087
• Immesso nel mercato nel 1980, fu prodotto per
  lavorare con i microprocessori a 16-bit
• 8086
• 8088
• Date le limitazioni della tecnologia a 3.0 micron
  del 1980 (decine di migliaia di transistor su un
  chip) già sfruttata al massimo, era più pratico
  per i costruttori di circuiti a semiconduttore
  omettere le funzioni di matematica avanzate nella
  progettazione dei microprocessori .

Motorola 68000
Intel 8087
70
Lera degli x86

• Le funzioni matematiche furono così relegate ad
  un elemento separato
• Il coprocessore matematico 8087
• A due anni dalle prime vendite dell 8086, Intel
  mise sul mercato il circuito integrato più
  complesso fabbricato commercialmente.
• Il simbolo i ad di sopra del package, indicava
  che Intel aveva prodotto quel chip, non un suo
  concorrente. Una sorta di primo marchio contro la
  contraffazione.

71
La quarta generazione

• Lo scenario del 1980 è il seguente
• Travolgente avanzata del personal computer in
  America
• Leditore statunitense Ashont-Tate lancia dBase
  un sistema di gestione di data base
• Viene creata la rete Ethernet con laiuto
  tecnologico di
• Xerox
• Intel
• Digital
• A Roma entra in funzione larchivio
  computerizzato dellagenzia ANSA
• Sony Electronics introduce il floppy disk a 3.5"
  e il relativo drive.
• Microsoft compra per 50000 i diritti del sistema
  operativo QDOS dalla Seattle Computer Products
  viene rielaborato e adottato il nome di
• MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System)
  verrà installato sui pc IBM

72
Lera degli x86

• Nel 1981
• Intel crea i processori
• 80186
• Nato migliorando la tecnologia dell' 8086 mapoco
  diffuso
• Caratteristiche
• 16 bit per il bus dati. (interni ed esterni)
• 20 bit per il bus indirizzi
• Package
• 40 pin CERDIP (CERamic Dual In-line Package).
• Tecnologia
• 1.5 micron Nmos e Cmos
• Frequenza di clock
• Dai 6 ai 16 Mhz a seconda delle versioni
• 80188
• Versione economica dell' 80186, l'unica
  differenza infatti che ha con quest'ultimo sono
  gli 8-bit del bus dati esterno anzichè 16.

73
La quarta generazione

• In questanno
• Esce sul mercato il Commodore Vic-20
• La maggiore industria informatica del
  mondo,lIBM, entra nel settore di mercato dei
  personal computer
• È immesso sul mercato lOsborne-I il primo pc
  moderatamente portatile del peso di 11 Kg
• La Microsoft lancia la prima versione del
  Multiplan, il primo foglio elettronico della
  casa statunitense

74
Lera degli x86

• Nel 1982 Intel crea il processore 80286
• Ha inizio la seconda generazione di processori
• La sua produzione inizia in agosto
• viene inserito nel PC IBM "AT".
• Rappresenta un vero salto da un punto di vista
  tecnologico
• 134.000 transistor
• frequenze di clock tra 6 e 20 Mhz
• Tecnologia 1.5 micron HMOS
• 16 bit bus dati. (interni ed esterni) e 24 bit
  bus indirizzi.
• 16MB di spazio di indirizzamento, 64KB per
  segmento
• Package 68 pin CERDIP (CERamic Dual In-line
  Package).

75
Sviluppi tecnologici

• Nello stesso anno (1982)
• Viene fondata Sun Microsystem
• Compare sul mercato il Commodore 64
• Microsoft realizza MS-DOS 1.1 per IBM.
• Supporta dischetti a doppia faccia da 320 kb
• Microsoft inoltre realizza MS-DOS 1.25, similare
  all'1.1 ma per gli IBM compatibili.
• Viene prodotto il primo clone di IBM-PC, lMPC,
  realizzato da Columbia Data Products
• Mouse Systems produce il primo mouse commerciale
  per PC

76
Lera degli x86

• Nel 1984 Motorola crea il processore MC68020 che
  contiene qualcosa come 250.000 transistor.
• Microprocessori con architettura a bus di dati a
  32 bit
• Tali circuiti, realizzati con tecnologie CMOS
  (MOS complementare) consentono di lavorare a
  frequenze superiori a 50 MHz, con un consumo di
  energia molto ridotto

77
Sviluppi tecnologici

• Negli Stati Uniti è presentato il supercomputer
  Cray X-MP4
• In Italia la SIP avvia lo sviluppo di una rete
  sperimentale Isdn (Integrated services digital
  network) nella città di Firenze

78
Lera degli x86

• Lanno successivo, nel 1985, Intel annuncia il
  chip a 32 bit
• 80386DX
• Nasce la terza generazione di processori
• Introduzione della memoria cache
• 80386SX versione a basso costo Sx sta per Single
  word eXternal con bus interno a 32 bit ed esterno
  a 16 bit.

79
Lera degli x86

• In ottobre la Intel annuncia il chip a 32 bit
  80386 con la gestione della memoria sul chip.
• Il primo 80386 Dx fu realizzato integrando
  275.000 transistor,
• Partito con una frequenza di clock a 16 Mhz
  arrivò fino a 40 Mhz
• Con il suo bus interno a 32 Bit poteva
  indirizzare una maggiore quantità di dati e
  gestire una quantità di memoria Ram fino a 4
  Gigabyte (2324.294.967.296byte )
• La sigla Dx sta per Double word eXternal ed
  indica
• la capacità del processore di gestire due word
  (parole) di 161632 Bit.
• External sta a significare che il processore
  comunica verso lesterno, ossia verso il bus di
  memoria della scheda madre, sempre a 32 Bit.
• Tecnologia
• 1.5 micron
• per frequenze di clock 12/16/20/25MHz
• 1.0 micron
• Per frequenze di clock a 33MHz
• Package
• 132 pin PGA (Pin Grid Array)

80
Lera degli x86

• Il 386 Dx segna anche lintroduzione della
  tecnologia di caching della memoria.
• Si vide che il costoso (per lepoca) 386 a 33
  Mhz, in condizioni standard e con luso di comune
  memoria Ram dinamica (Dram Fastpage), non
  risultava affatto più veloce del 386 a 25 Mhz.
• La lentezza della memoria Ram da 80 ns a cui il
  processore accedeva per scrivere e rileggere dati
  fungeva da collo di bottiglia strozzando le
  prestazioni.
• Si pensò cosi di saldare sulla scheda madre un
  paio di chip da 32-64 Kbyte di veloce memoria
  Sram (Static Ram Ram Statica) da 20 ns per
  velocizzare la trasmissione dati tra il
  processore e la memoria Ram di sistema
• Questa piccola e costosissima memoria Sram, è
  stata appunto definita memoria cache e contiene i
  dati più prossimi alle unità di esecuzione del
  processore

81
Sviluppi tecnologici

• Negli Stati Uniti è presentato il supercomputer
  Cray-2
• Microsoft vende Microsoft Windows 1.0, per 100

82
Inizio del duopolio Intel AMD

• La potenza di calcolo del 386 era divenuta
  sufficiente a gestire un vero sistema operativo
  grafico di tipo GUI (Graphical User Interface) e
  ciò ha permesso la definitiva affermazione di
  Windows 3.0 e poi 3.1. In realtà queste versioni
  di Windows continuavano ad usare la modalità di
  indirizzamento della memoria segmentata a 16 Bit
  e bisognerà attendere Windows 95 per vedere in
  opera i primi software a 32 Bit.
• Questo processore segna anche lentrata in campo
  della concorrenza di Intel Amd (Advanced Micro
  Devices) aveva appena prodotto il suo primo
  "clone 386 a 40 Mhz e da qui cominciò la
  battaglia a suon di denunce e carte bollate tra
  le due grandi aziende costruttrici di processori.

83
Lera degli x86

• Intel produce il coprocessore matematico 80387.
• Questa unità Fpu (Floating Point Unit - Unità di
  calcolo in virgola mobile) detta anche
  Coprocessore matematico affiancherà il
  processore 80386
• Coprocessore a 80-Bit ma ha un interfaccia a
  32-Bit
• La unità Fpu (Floating Point Unit - Unità di
  calcolo in virgola mobile) serve per processare i
  numeri con virgola ossia quelli razionali
  frazionari ed irrazionali e quindi per il calcolo
  di divisioni, radici, funzioni trigonometriche,
  logaritmi ecc.. Questo tipo di calcolo è usato da
  applicativi software di ingegneria come Autocad,
  di calcolo scientifico e, in parte, dai fogli di
  calcolo come Excel. Negli ultimi tre anni sempre
  più applicativi multimediali vanno ad usare
  queste istruzioni ed in particolare i sempre più
  diffusi videogiochi 3D (Quake I-II-III, Formula 1
  Gp, ecc.) e le applicazioni di streaming video
  quali Flaskmpeg, Adobe premiere ecc.

84
Sviluppi tecnologici

• IBM svela lo standard Video Graphics Array (VGA)
• IBM annuncia il DOS 3.3 per i PC.
• Microsoft annuncia Windows 2.0.

85
Lera degli x86

• Il microprocessore
• 80486
• Nasce la quarta generazione di processori
• Intanto
• Creative Labs introduce la Sound Blaster, una
  scheda sonora mono a 8-bit per PC.
• Tim Bernest-Lee e Robert Calliman, del centro di
  ricerche nucleari di Ginevra mettono a punto il
  World-Wide Web (WWW) un sistema destinato alla
  comunicazione via computer dei fisici sparsi nei
  vari centri di ricerca

86
Lera degli x86

• Fu il primo processore con integrati 1 milione e
  duecentomila transistor su singolo chip.
• In esso erano integrati
• il processore 80386,
• il coprocessore 80387 ed
• il circuito opzionale Intel 82385 (il cache
  controller).
• Questultimo, nelle macchine 386, era un chip PGA
  da 132-pin (grande quanto il processore
  386,quindi) che permetteva, opzionalmente
  appunto, di accrescere le prestazioni aggiungendo
  della veloce memoria cache
• Venne inserita una piccola porzione di cache
  (1990) all'interno dei microcircuti nel nucleo
  (core) del processore, il quantitativo era
  limitato a soli 8 Kbyte ma, essendo la cache
  integrata il doppio più veloce di quella esterna
  su scheda madre, gli 8 Kb erano sufficienti a far
  ottenere un raddoppio netto delle prestazioni
  rispetto al 386. Grazie ad un nuovo algoritmo
  questa piccola cache integrata non solo
  immagazzina i dati impiegati più di recente come
  le cache Sram su scheda madre ma anticipa anche
  gli accessi del processore importando una certa
  quantità di dati dalla memoria di sistema anche
  quando gli stessi non sono al momento richiesti
  dal software. Questa funzione, detta Read-Ahead
  (lettura anticipata), rende disponibili al
  processore anche una certa quantità di dati che,
  con elevata probabilità, verranno poi
  effettivamente richiesti dallapplicativo
• Tecnologia
• 1.0 micron per 25/33MHz
• 0.8 micron per clock a 50MHz
• 32 bit bus dati. (interni ed esterni)
• 32 bit bus indirizzi.
• Frequenza di clock 25 e 33 MHz
• Die Size
• 165 mm2

87
La quarta generazione 80486
88
Presenza di una unità aritmetico logica Alu per
il calcolo degli interi ed una Fpu 80387
collegate da un bus a 64 Bit. La cache da 8 Kbyte
è unificata per dati e istruzioni ed è collegata
ad entrambe le unità di calcolo Alu ed Fpu da un
bus a 32 bit. La unità prefetcher è adibita a
reperire blocchi di istruzioni dalla memoria Ram
e spostarli nella cache con la quale comunica con
un bus a 128 Bit. Linterfaccia di comunicazione
verso il bus della memoria è infine a 32 bit.
Nel 486 abbiamo una Pipeline (canalizzazione),
una sorta di catena di montaggio delle istruzioni
interna al processore.
Struttura logica del nucleo di un 486
89
Gli anni 90, sviluppi tecnogici

• James Gosling (programmatore della SUN)
  realizzerà un linguaggio di programmazione che
  dopo ben 4 anni di buio sarà rinominato OAK e
  nel 1995 JAVA.
• Berners Lee scrive il prototipo iniziale per il
  World Wide Web
• E lanno in cui si comincia ad integrare della
  memoria cache(molto veloce) per aumentare la
  velocità di calcolo dei processori.

90
Lera degli x86

• In questo stesso anno viene presentato il
  processore 80486 SX con co-processore matematico
  integrato.
• Si trattava di un processore molto economico e,
  per tale motivo, molto utilizzato dagli utenti.
  Mancava però la FPU (float point unit).

91
Sviluppi tecnologici

• Federico Faggin presenta il Synaptics I1000, il
  primo processore a rete neurale che il fisico
  italiano ha realizzato in California.
• Esso imita il comportamento dei neuroni, le
  cellule nervose del cervello degli esseri
  viventi.
• Questo processore è concepito per riconoscere la
  scrittura manuale ed è in grado di riconoscere 20
  mila caratteri al secondo con un errore dello
  0.005.
• La prima sua applicazione è nella lettura degli
  assegni bancari per la verifica automatica della
  loro copertura.
• Il 486 Sx era invece una versione economica del
  processore Intel 486 avente un coprocessore
  matematico 80387 integrato.
• La tecnologia di integrazione del processore
  Intel 486 SX era di 1 micron.
• Nello stesso anno
• Dei ricercatori del California Institute of
  Technology realizzano un sistema che consente di
  incidere un CD su livelli multipli e di leggere
  i dati così memorizzati.
• Il 30 gennaio si spegne John Bardeen, premio
  Nobel per linvenzione del transistor nel 1947
• Si combatte la prima guerra tecnologica della
  storia contro lIraq di Saddam Hussein. Vengono
  impiegati calcolatori 486 e 386 portatili per
  controllare le armi intelligenti.

92
Sviluppi tecnologici

• E lera dei virus informatici che ammontano a
  circa 2000 esemplari.
• LIBM perde la leadership nella vendita dei
  computer a favore della Apple.
• Entra in funzione a Cagliari il Centro Ricerca
  sviluppo e studi superiori della Sardegna (detto
  CRS4), primo laboratorio italiano sul
  supercalcolo parallelo diretto dal premio Nobel
  Carlo Rubbia.
• Entra in vigore il 31 dicembre il Decreto
  legislativo n.518 del 29/9/1992 che prevede la
  tutela giuridica dei programmi per elaboratore.

Carlo Rubbia
93
Lera degli x86

• La Digital annuncia il processore Alpha AXP che
  risulta essere il processore più veloce al mondo
  dato che opera ad una frequenza pari a 200Mhz.
• Nello stesso anno dalla Apple viene annunciato un
  prototipo di Newton, un minicomputer tascabile
  che è in grado di riconoscere la grafia di chi
  scrive sul monitor e di immagazzinare dati che
  possono poi essere scambiati tramite infrarossi
  con altri PC. Le sue dimensioni sono soltanto di
  20x10x3 cm . In tal modo viene dato il via alla
  nuova nicchia di mercato che è rappresentata dai
  Personal Digit Assistant (PDA).
• LIntel introduce il processore 80486 DX a 50 Mhz
  con tecnologia di integrazione a 0,8 micron.
• I produttori di schede madri fecero notare che
  una frequenza così elevata (per lepoca) poteva
  introdurre disturbi di segnale e correnti
  parassite sulle piste delle schede madri.

94
Lera degli x86

• Per ovviare al problema, Intel produsse il
  processore 80486 Dx2 il quale per via di un
  moltiplicatore interno 2x (leggi 2 per) poteva
  andare a 66 Mhz pur funzionando su un bus di
  sistema a 33 Mhz con tecnologia a 0,8 micron.
• In seguito venne introdotto il 80486 Dx4 a 100
  Mhz con moltiplicatore interno 3x (33.3x3100) e
  tecnologia di integrazione di 0,6 micron.

95
Storia dellevoluzione
96
Inizia lera dei Pentium

• Il 22 marzo la Intel presenta in California a
  Santa Clara il microprocessore Pentium I,con non
  pochi problemi !
• Il Pentium I ha una velocità di calcolo che va
  dai 60 Mhz ai 200 Mhz e tecnologia di
  integrazione a 0,8 micron.
• Il Pentium I venne realizzato integrando nel
  silicio 3.100.000 transistor e rispetto ai 486
  proponeva tecniche avanzate di gestione interna
  dei dati come una Branch Prediction Unit (unità
  di predizione dei salti) e tecniche di
  parallelismo nellelaborazione del codice che
  stanno alla base di tutti i più recenti
  processori.

97
Lera dei Pentium 1993

• Nel marzo del 1993 l Intel presenta in
  California a Santa Clara il microprocessore
  Pentium I . Nella numerazione sarebbe stato il
  586 se un marchio di soli numeri fosse stato
  brevettabile.
• Ma una sentenza da pochi mesi aveva negato
  allIntel il diritto esclusivo sul numero 386 e
  per tale motivo decisero di chiamarlo Pentium.
• La tecnologia di integrazione adottata è di 0,8
  micron.
• Il nuovo microchip è due volte più veloce del
  suo predecessore ( il 486) e 2000 volte più
  veloce dell8088 adottato dal primo PC IBM nel
  1982.
• Le sempre maggiori prestazioni dei
  microprocessori Intel sono accompagnate da una
  continua discesa dei prezzi.

98

• Nel Pentium la prima cosa che risalta è la
  presenza di due distinte cache da 8 Kbyte
  ciascuna. La prima è destinata alle istruzioni
  (codice di programma), la seconda ai dati a cui
  tali istruzioni vanno applicate. Il vantaggio
  rispetto alla cache del 486 sta nella riduzione
  dei conflitti tipici di una cache unificata.
• Sono state raddoppiate anche le unità di
  elaborazione Alu in pratica nel Pentium è come
  se operassero due Alu 486 in parallelo
• Dopo aver ricevuto e parzialmente decodificato
  una istruzione il Pentium stabilisce se esiste la
  possibilità di eseguire in parallelo listruzione
  stessa insieme a quella successiva. Non tutte le
  istruzioni possono essere parallelizzate ma in
  quelle ove è possibile applicare questa tecnica
  lelaborazione richiederà tempi dimezzati.
• Un processore che riesce a smistare le istruzioni
  fra più pipeline e a parallelizzare la loro
  esecuzione è definito Superscalare ed il Pentium
  è il primo processore x86 dotato di questa
  proprietà.
• In condizioni ottimali il Pentium può pertanto
  elaborare due istruzioni (operanti sui numeri
  interi) per ciclo di clock.

99
Una ulteriore innovazione nel Pentium è la
introduzione della Branch Prediction Unit, una
piccola zona di memoria cache di appena mezzo
Kbyte strutturata in forma tabellare ed adibita a
contenere una cronistoria degli indirizzi a cui
il software sta eseguendo salti condizionati
(tipo If-Then-Else). In base a ciò, sfruttando il
fatto che molti programmi eseguono più volte la
stessa routine di salto, si cerca di prevedere a
che punto avverrà il salto successivo. In base
alla previsione il dato viene caricato nel buffer
e se il salto avverrà proprio in quella posizione
lelaborazione ne sarà ampiamente agevolata
. Questa caratteristica, da sola, fornisce al
Pentium il 20-25 di prestazioni in più rispetto
al 486 ove i salti nellesecuzione del codice non
sono precognizzati. Se la predizione non va a
buon fine (previsione errata) si ha lo
svuotamento completo delle Pipeline del
processore.(Il pentium è dotato di due Pipeline
che lavorano in parallelo )
100
La Pipeline

• Essa è usata per poter eseguire operazioni di
  calcolo in parallelo da parte di un processore.
• Incanalando le istruzioni in una Pipeline a più
  stadi e suddividendo il processo elaborativo tra
  gli stadi stessi la Cpu può cominciare ad
  elaborare il primo stadio di una successiva
  istruzione mentre quella in fase di elaborazione
  corrente è appena passata allo stadio successivo.
  Come si può osservare nella schema mentre la
  istruzione (1) ha passato il primo stadio la (2)
  inizia ad essere elaborata. Quando la (2) è
  salita al secondo stadio la (1) è salita al terzo
  e la (3) è in ingresso ecc. Il vantaggio
  (teorico) è dunque di poter elaborare una
  istruzione per ogni singolo ciclo di clock per
  ogni pipeline. Abbiamo detto teorico perchè una
  condizione di Branch nel 486 cosi come una
  previsione di Branch errata nel Pentium crea un
  punto di ingorgo nella canalizzazione che
  costringe ad eliminare tutte le istruzioni
  precedenti e le successive a tale punto. Questa
  condizione è nota anche come Stallo della
  pipeline.

101
Lera dei Pentium 1993

• In pieno boom, il Pentium avrà un incidente di
  percorso il 13 giugno del 1993 Thomas Nicely,
  un matematico che studia la teoria dei numeri
  primi al Lynchburg College della Virginia si
  accorgerà che moltiplicando il numero
  824633702441 per il suo reciproco si ottiene
  0.99999999274709702 anzichè il numero 1.
• Accertato che lerrore deriva dal coprocessore
  matematico, il 30 ottobre Nicely affiderà la
  notizia alla rete Internet provocando un caso
  mondiale ed il calo delle azioni Intel del 7 in
  un solo giorno. L Intel si vedrà quindi
  costretta, a sostituire gratuitamente i
  processori difettosi di tutti coloro che ne
  faranno richiesta.
• Il bug sarà corretto aggiungendo un centinaio di
  transistor nel chip.
• La cattiva gestione del problema presente nel
  processore Pentium I da parte dell Intel, che
  tentò prima di far passare tutto sotto silenzio e
  poi di minimizzare laccaduto facendo di tutto
  per non sostituire le CPU difettose, creò uno
  strappo indelebile tra Intel e i consumatori di
  allora.

Thomas Nicely
102
Colpo di coda dell x86 1994

• James Clarck fonda la Netscape dopo aver lasciato
  la Silicon Valley da lui fondata perchè la
  società non intende occuparsi del nuovo fenomeno
  Internet.
• Viene prodotto dallIntel il 80486 DX4 e il 486
  SX2 rispettivamente con tecnologia di
  integrazione di 0,6 e 0,8 micron ottenendo ben
  1.600.000 transistor nel primo caso e 900.000
  transistor nel secondo. Le velocità in termini di
  clock sono maggiori nel modello 80486 DX4 giacchè
  viene integrata una cache di primo livello doppia
  rispetto al modello 80486 Sx2 e anche la cache di
  secondo livello presente sulla scheda madre è
  maggiore.
• Viene inaugurato a Washington il primo servizio
  accessibile via Internet riguardante un servizio
  di informazioni sul governo e sullamministrazione
  federale

103
Sviluppi tecnologici 1995

• E lanno che segna la nascita del sistema
  Operativo Windows 95. La nascita di questo
  sistema incrementa linteresse nei confronti dei
  computer giacchè il loro utilizzo diviene sempre
  più user-friendly e spinge semrpe più ad
  utilizzare applicazioni grafiche che porteranno a
  sollecitare un ulteriore incremento nelle
  prestazioni dei processori che devono farsi
  carico degli enormi calcoli necessari per le
  elaborazioni di immagini
• Nasce il linguaggio Java ,che era stato ideato
  nel 1990 dalla SUN ma che si afferma
  definitivamente solo in questanno dopo che OAK
  viene rinominato JAVA.
• La Stream presenta VideoMagic, primo servizio
  interattivo multimediale. Un telecomando ed un
  televisore sono sufficienti ad un comune utente
  televisivo di navigare attraverso un catalogo
  telematico e chiedere la visione di un film o di
  una partita di calcio, o di effettuare acquisti
  di prodotti
• i nove maggiori produttori di elettronica di
  consumo (Philips, Sony,Toshiba ecc.) si accordano
  sullo standard da utilizzare per la costruzione
  di DVD video permettendo ai futuri lettori DVD di
  poter leggere anche I CD Rom .
• Nasce anche AMAZON il più grande sito di
  commercio elettronico
• LIntel presenta il Pentium Pro con ben 5.500.000
  transistor e tecnologia di integrazione che
  scende fino a 0,35 micron per i modelli da 180
  mhz a 200 Mhz con una cache di secondo livello
  sulla scheda madre che arriva fino a 1 MB potendo
  viaggiare così a velocità comparabili con il
  processore.
• Era ottimizzato per eseguire codice a 32 bit ma
  aveva dei problemi nelleseguire codice a 16 bit.

104
Sviluppi tecnologici 1995

• Viene rilasciato il nuovo standard per le porte
  di comunicazione per PC denominato USB. Questo
  nuovo standard semplificherà la connessione di
  innumerevoli dispositivi collegabili al PC mouse
  , scanner, fotocamere, drive portatili ecc. Oltre
  alla praticità risulta anche particolarmente
  veloce soprattutto nella versione USB 2.0

105
Lera dei Pentium 1996

• Continua il per