La rivoluzione tecnologica

LA RIVOLUZIONE TECNOLOGICA

Nella storia della tecnologia  accade qualcosa di nuovo e fondamentale, nasce qualcosa di irrefrenabile e irreversibile (pensiamo all'automobile, al televisore.): questo è stato l'impatto dell'invenzione del microprocessore.
Intorno alla fine degli anni '60 la crescente miniaturizzazione dei componenti elettronici arrivò al livello LSI (Large Scale Integration), cioè decine o centinaia di migliaia di componenti su un singolo chip. Molti ingegneri si chiesero che tipo di funzione potesse richiedere così tanti componenti, ma la risposta era evidente: memorie a circuiti integrati e CPU su singolo chip per piccoli computer, visto che le CPU richiedevano allora una o più schede piene di componenti SSI e MSI. La Intel Corp. fondata da Robert Noyce (uno degli inventori del circuito integrato) nel 1968, fu una delle prime a sfruttare la tecnologia LSI, e già nel 1969 aveva sviluppato un grosso budget nella produzione di memorie a circuito integrato. Quello stesso anno si presentò l'occasione di progettare qualcosa di diverso: Busicom, una ditta giapponese produttrice di calcolatrici elettroniche, contattò Intel per la produzione di un chip di calcolo speciale; ma il responsabile della ricerca, preferì puntare su un chip standard, che potesse adattarsi a qualsiasi calcolatrice rendendola versatile ed economica, seguendo una strada che già era pionieristicamente battuta. Dagli studi ripresi e portati a termine da Federico Faggin, nacque a metà del 1971 il primo microprocessore, l'INTEL 4004 a 4 bit.

Esso era in grado, una volta collegato al suo chipset (un chip di memoria ROM, un chip di RAM e un chip d'interfacciamento ingresso/uscita) di simulare il comportamento di un vero computer (per le dimensioni fu definito 'microcomputer'), e non solo di pilotare una calcolatrice come era il progetto iniziale. La metodologia 'random logic design' in silicon gate, creata da Faggin per sviluppare il 4004, fu poi usata per progettare le prime generazioni di microprocessori della Intel. ll 4004 è composto da 2,300 transistors che occupano un'area totale pari a 12mm2, questo microprocessore riesce a compiere 60.000 operazioni al secondo. Le istruzioni totali supportate sono 46. Il 4004 contiene 16 registri a 4-bit per uso generale.

Il primo microprocessore al mondo che integrava in un singolo chip una potenza di calcolo superiore a quella dello storico ENIAC. In seguito Faggin si occupò dello sviluppo di tutti i microprocessori dei primi cinque anni della storia della Intel. Usando la metodologia da lui creata per il progetto del 4004 venne realizzato l'8008, il primo microprocessore a 8 bit. All'inizio del 1972 propose la realizzazione dell'8080 di cui formulò l'architettura. Dovette attendere sei mesi prima che il progetto venisse approvato. L'8008 e l'8080 furono i progenitori della famiglia di processori 8086 che ancora oggi domina il mercato dei personal computer.

ALU (Arithmetic Logic Unit) è costituita da una rete logica in grado di eseguire operazioni aritmetiche e logiche come la somma, la sottrazione, AND, OR. L'ALU riceve ed invia dati agli altri blocchi tramite il BUS interno. Il risultato di ogni operazione viene poi trasferito nell'accumulatore (è uno dei registri più importanti della CPU in quanto nei processori è utilizzato per far eseguire all'ALU operazioni logiche o aritmetiche) o in un altro registro.

li input (ingressi) dell'ALU sono i dati da processare (gli operandi) e il codice che attiva l'unità

di controllo che gestisce l'ALU. L'output sono i risultati delle operazioni.

Spesso le ALU sono progettate per generare ingressi e uscite in funzione dei dati elaborati. Questi dati vengono usualmente raccolti in un registro di stato e sono utilizzati per indicare la presenza di resto, la divisione per zero, l'overflow etc.

Le prime ALU erano in grado di eseguire nativamente solo le operazioni più semplici (addizione, sottrazione e shifting di bit ecc.) e le operazioni logiche booleane (AND, OR, XOR e NOT). Le operazioni più complesse come le operazioni di moltiplicazioni o divisione venivano emulate utilizzato ripetutamente somme o sottrazioni. Con l'evolvere dell'elettronica si è riuscito a integrare nelle ALU anche le operazioni di divisione e moltiplicazione. Le ALU non sono in grado di svolgere tutte le operazioni supportate dai microprocessori moderni, infatti le operazioni in virgola mobile o le operazioni multimediali sono svolte da unità specializzate che non risiedono nell'ALU. Le ALU utilizzate dai primi processori erano unità composte da sottounità base.

Le memorie ROM (Read Only Memory) sono programmate in sede di fabbricazione, una volta programmate non sono in alcun modo modificabili. Le memorie ROM sono caratterizzate da un basso costo.

Tali memorie sono utilizzate per contenere piccoli programmi non modificabili.La struttura delle memorie ROM si può schematizzare come un decodificatore di indirizzo e un codificatore realizzato a matrice di diodi, transistor a giunzione bipolare (BJT) oppure transistori MOSFET.Il codificatore a matrice di diodi, BJT o MOSFET ha a sua volta la struttura di una griglia; ogni cella corrisponde ad una locazione di memoria in cui viene scritto il bit in fase di costruzione.Le linee di indirizzo vengono inviate al decodificatore di indirizzo: esso ha il ruolo di attivare la riga e la colonna corrispondente alla cella di memoria di cui si vuol leggere il dato.In alcune memorie non necessariamente occorrono due decodificatori; in quelle a bassa capacità basta un decodificatore di riga

La RAM è il luogo in cui vengono memorizzati temporaneamente i dati che servono ai programmi in esecuzione RAM, sigla che sta per random access memory, cioè memoria ad accesso casuale; il processore infatti non scorre tutti i dati memorizzati nella RAM dal primo all'ultimo finchè arriva a quello desiderato (accesso sequenziale), bensì salta immediatamente all'indirizzo di memoria corrispondente a quel dato e lo acquisisce (accesso casuale). La RAM è una memoria in cui si può sia scrivere sia leggere (RWM - read write memory), a differenza delle memorie ROM in cui si può solo leggere (read only memory).

I dati immagazzinati nella RAM non durano per sempre. Infatti allo spegnimento del computer essi vengono cancellati; si parla infatti di memoria volatile. La memoria viene misurata in byte; ogni byte è costituito da 8 bit; un bit può essere visto come un contenitore che contiene un '1' o uno '0' (il linguaggio del computer è infatti una successione di '0' ed '1', usa cioè un'alfabeto binario.

La RAM si distingue in DRAM e SRAM. La DRAM (Dynamic random access memory) è il tipo di memoria più diffuso nei pc.

E' detta dinamica perchè il contenuto di ogni cella di memoria va rigenerato in continuazione. nelle memorie DRAM i dati vengono memorizzati in modo dinamico cioe' continuamente rinnovati da cicli di refresh, cioe' da continui passaggi di corrente elettrica al loro interno. Per capire il concetto si puo' pensare ai disegni effettuabili con una torcia elettrica su una parete di un muro all'interno di una stanza buia: muovendo la torcia e' possibile ad esempio disegnare un cerchio, ma occorre muovere continuamente la torcia in senso circolare per mantenere 'vivo' il cerchio'. Questo flusso continuo di luce e' assimilabile al ciclo di refresh che la corrente effettua nella RAM per mantenere 'vivi' i dati. Tra un accesso e l'altro in memoria, occorre effettuare un ciclo di refresh per mantenere vivi i dati. Durante il ciclo di refresh la memoria non e' accessibile. Pertanto si tratta di un ciclo morto. La memoria SRAM al contrario, e' piu' rapida della memoria DRAM, non necessita di cicli di refresh e consuma percio' meno corrente: sembrerebbe quindi migliore della memoria DRAM. La SRAM (Static random access memory) è simile alla dram nelle caratteristiche di funzionamento, ma è molto più veloce perchè non ha bisogno di rigenerare le celle di memoria visto che queste ultime sono formate da due transistor collegati in modo da tenere lo stato '1' o '0' finchè

l'alimentazione esterna viene mantenuta. La SRAM è più complessa da costruire della DRAM, e occupa più spazio sul silicio, consumando più corrente e dissipando più calore.

In questo tipo di RAM ogni cella è costituita da un flip-flop realizzato da due porte logiche.Consentono di mantenere le informazioni per un tempo infinito, sono molto veloci, consumano poco e quindi dissipano poco calore. La necessità di usare molti componenti, però, le rende molto costose e difficili da impacchettare.Sono solitamente usate per le memorie cache, dove elevate velocità e ridotti consumi sono caratteristiche fondamentali. l'introduzione di una memoria cache é proprio quello di sfruttare le diverse caratteristiche tecnologiche e di costo dei dispositivi di memoria, abbinandole nel modo economicamente più conveniente in modo da ottenere in media il minor tempo di accesso possibile ai dati. Il nome deriva da un termine francese (per una volta non dall'inglese ) che significa 'nascosta'. Infatti non si vuole che questa ottimizzazione implichi un maggior onere per il programmatore, ma si pretende addirittura che sia il sistema stesso ad 'indovinare' quali dati é meglio inserire nella piccola memoria veloce e quali invece possono essere lasciati nella grande memoria meno veloce senza grosso impatto sulle prestazioni.

I programmi a livello L2 vengono quindi organizzati sempre nel solito modo, pensando di accedere ad una unica memoria RAM omogenea. Durante l'esecuzione del programma il sistema di controllo della cache 'decide autonomamente' di copiare parte dei dati usati più frequentemente dal programma nella memoria cache per ridurne il tempo di accesso. Questo implica che il cache controller sia interposto, tra la CPU e la memoria RAM. Quindi la CPU 'crede di indirizzare la RAM', mentre in realtà comunica al cache controller le proprie richieste di accesso alla memoria. Il cache controller, sulla base della storia di tutte le richieste di accesso derivanti dalla CPU decide quali dati vale la pena copiare in cache e quali no. Il cache controller risponde alle richieste della CPU o immediatamente nel caso si richieda l'accesso ad un dato copiato in memoria cache, oppure con ritardo nel caso si richieda l'accesso ad un dato contenuto solo in RAM. In quest'ultimo caso il dato viene reperito dal cache controller indirizzando la cella opportuna di memoria. Dal punto di vista della memoria RAM, é quindi il cache controller che prende il posto della CPU come dispositivo Master sul Bus per comandare le operazioni di lettura o scrittura.

MICROPROCESSOR

Microprocessor is a device that integrates the functions of the central processing unit (CPU) of a computer on to one semiconductor chip or integrated circuit. In essence, the microprocessor contains the core elements of a computer system, its computation and control engine. Only a power supply, memory, peripheral interface, and peripherals (typically input/output and storage devices) need be added to build a complete computer system. See also Computer peripheral devices. A microprocessor consists of multiple internal function units. A basic design has an arithmetic logic unit (ALU ), a control unit, a memory interface, an interrupt or exception controller, and an internal cache. More sophisticated microprocessors might also contain extra units that assist in floating-point match calculations, program branching, or vector processing.

Microprocessors are classified by the semiconductor technology of their design (TTL, transistor-transistor logic; CMOS, complementary-metal-oxide semiconductor; or ECL, emitter-coupled logic), by the width of the data format they process, and by their instruction set.

TTL technology is most commonly used, while CMOS is favored for portable computers and other battery-powered devices because of its low power consumption. ECL is used where the need for its greater speed offsets the fact that it consumes the most power. Four-bit devices, while inexpensive, are good only for simple control applications; in general, the wider the data format, the faster and more expensive the device. CISC processors, which have 70 to several hundred instructions, are easier to program than RISC processors, but are slower and more expensive.

OLIMPIADI  E POLITICA

Tommy Smith nel 1968 vinse la medaglia d'oro sui 200 m nella finale olimpica di Città del Messico con il tempo di 19″83, primo uomo al mondo a scendere sotto il limite di 20″, precedendo l'australiano Peter Norman e il connazionale John Carlos. Durante la cerimonia di premiazione, Smith e Carlos diedero vita a quella che probabilmente è ricordata come la più famosa protesta della storia dei Giochi Olimpici: salirono sul podio scalzi e ascoltarono il loro inno nazionale chinando il capo e sollevando un pugno con un guanto nero, a sostegno del movimento denominato Olympic Project for Human Rights (Progetto Olimpico per i Diritti Umani).

      

Il gesto destò grande scalpore. Molti, a cominciare da Avery Brundage, a quei tempi presidente del CIO lo considerarono fuori luogo ritenendo che la politica dovesse rimanere estranea ai Giochi olimpici. Molti lo deprecarono, ritenendo che avrebbe messo in cattiva luce l'intera rappresentativa statunitense e recato danno alla nazione americana. Altri, invece, espressero solidarietà ai due atleti, encomiando il loro coraggio.L'Atletica leggera è un insieme di discipline sportive che possono essere sommariamente suddivise in: corse, concorsi (lanci e salti), corsa su strada, marcia e corsa campestre. Gli eventi di atletica leggera vengono di solito organizzati attorno a una pista ad anello della lunghezza di 400 m, sulla quale si svolgono le gare di corsa. Le gare di lanci e salti invece, si svolgono sul campo racchiuso dalla pista. Le gare di corsa si dividono in campestri e su pista. Rispetto alla distanza si dividono in gare di velocità e gare podistiche, che comprendono sia corse su pista (fondo e mezzofondo) che campestri (maratona e marcia). Le tecniche di allenamento differiscono sostanzialmente in base alla distanza, e di conseguenza i sistemi muscolari degli atleti sono decisamente specializzati. Anche le scarpette presentano differenze sostanziali in funzione della distanza, del terreno, del peso ed eventualmente dello stile di corsa, in quanto devono assorbire i microtraumi derivanti da ogni battuta del piede sulla superficie.Corse 100 - 200 - 400 metri Ad ogni atleta viene assegnata una corsia da cui non può uscire procurandosi vantaggi o ostacolando gli avversari, fino al traguardo.Gli atleti non possono in alcun o toccarsi od ostacolarsi uno con l'altro.Ad ogni atleta che parte dai blocchi di partenza prima dello sparo o entro un decimo di secondo da esso viene assegnata una partenza falsa. Con il nuovo regolamento ogni atleta che effettua una partenza falsa dopo la prima viene direttamente eliminato anche se non era il fautore dalla prima partenza falsa.Nelle corse di 200 e 400 metri, poiché si svolgono anche in curva, viene assegnato alle corsie più esterne il cosi detto 'decalage' cioè la partenza più avanzata di alcuni metri rispetto le corsie più interne in modo che ogni atleta possa percorrere una distanza uguale indipendentemente alla corsia in cui si trova.