La “macchina di von Neumann”
Nel 1945 lo scienziato di origine ungherese John von Neumann progetta, presso l’Istituto di Studi
Avanzati dell’Università di Princeton, negli Stati Uniti, quello che è universalmente riconosciuto
come il vero prototipo dei moderni elaboratori elettronici.
La nuova macchina, denominata EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), è
basata sul concetto di “programma memorizzato”, cioè registra al proprio interno – nella “memoria” – non solo i dati su cui lavorare, ma anche le istruzioni per il proprio funzionamento espresse sotto forma di numeri. In questo modo il calcolatore può saltare da una istruzione all’altra secondo le varie necessità per risolvere problemi di tipo diverso.
Noto come “macchina di von Neumann” il calcolatore viene poi realizzato concretamente negli
anni seguenti ed entra in funzione nel 1952 all’Università di Princeton.
L’idea di von Neumann ispira la progettazione di tutte le macchine successive. Dal 1945 al 1950
negli Stati Uniti ed in Europa si progettano diversi prototipi, basati su tecnologie costruttive di vario
tipo e identificati dalle sigle EDSAC, MADM, UNIVAC, SEAC, MANIAC ecc.
Nasce l'”elaboratore” elettronico
La flessibilità operativa introdotta dal programma memorizzato di von Neumann consente al calcolatore di diventare uno strumento non più riservato a ristrette cerchie di matematici e scienziati,
ma adatto a risolvere i più svariati problemi di ordine amministrativo, produttivo ed economico. Il
calcolatore diventa così “elaboratore” per la sua capacità non solo di eseguire operazioni aritmetiche ad alta velocità, ma soprattutto di elaborare qualsiasi tipo di informazione. Le strade finora completamente separate fra loro, percorse dagli scienziati per meccanizzare i propri calcoli e dagli uomini d’affari per organizzare ed elaborare i dati, convergono verso un’unica
macchina: il moderno sistema elettronico per il calcolo numerico.
La nascita di questo nuovo strumento, le cui possibilità superano di gran lunga quanto è stato fino
a questo momento realizzato, origina una vera e propria rivoluzione scientifica e culturale, come
il motore a vapore aveva reso possibile, due secoli prima, la rivoluzione industriale inglese.
GLI ELABORATORI DELLA 1ª GENERAZIONE
All’inizio degli anni 50 gli studi teorici sugli elaboratori elettronici escono dai laboratori universitari,
dove hanno dato vita a tutta una serie di prototipi isolati, e cominciano a interessare anche le industrie. Dalla fase puramente sperimentale si passa così alla produzione di queste macchine in più esemplari destinati alla vendita commerciale e inizia la loro diffusione nelle aziende e nella società.
Il programma di lavoro
Come tutte le macchine, l’elaboratore è capace di eseguire soltanto ciò che gli è stato detto di
fare e soltanto nel modo che gli è stato indicato.
Il “programma” è appunto la serie di istruzioni che la macchina deve eseguire passo passo per svolgere automaticamente il proprio lavoro e che vengono registrate nella sua memoria prima dell’inizio del lavoro stesso.
Istruire un elaboratore, cioè programmarlo, vuol dire identificare tramite uno schema estremamente
elementare e dettagliato (il “diagramma a blocchi”) tutte le operazioni matematiche e logiche che la
macchina deve eseguire in un certo ordine, prevedendo anche le eventuali alternative che si possono presentare nella risoluzione del problema.
Questo schema viene poi convertito nelle effettive istruzioni elementari che devono essere eseguite dalla macchina. Preparare un programma è quindi un lavoro lungo e gravoso, ma poi l’elaboratore non ha più bisogno dell’intervento umano e può procedere automaticamente, con la velocità consentita dai suoi circuiti elettronici, svolgendo il programma anche migliaia di volte al giorno e sempre con assoluta precisione.
Il linguaggio per “parlare” alla macchina
L’unico linguaggio che l’elaboratore è in grado di comprendere direttamente è fatto di numeri.
Ogni programma è quindi costituito da una serie lunghissima di cifre binarie che la macchina comprende perché sa ad esempio che 0110 significa ‘esegui la moltiplicazione” o che 1011 significa
“metti il risultato nella memoria”.
Questo “linguaggio di macchina” non ha per l’uomo alcun significato immediato ed è molto difficile da ricordare e da impiegare senza commettere errori. Sono nati allora i “linguaggi simbolici”, che sostituiscono i numeri con delle lettere che ne esprimono il significato: per esempio, per comandare alla macchina di perforare una scheda, basta comunicarle la sigla “P., per farle eseguire un’addizione la sigla “A” e così via.
Naturalmente, bisogna introdurre una volta per tutte nella macchina una particolare serie di istruzioni che consentano all’elaboratore di tradurre automaticamente le varie sigle incontrate nel linguaggio fatto di 1 e 0 ad esso comprensibile.
Nel 1957, dopo anni di studi, un gruppo di esperti della IBM mette a punto un linguaggio simbolico
avanzato noto come FORTRAN o “traduttore di formule”. Questo linguaggio, molto più vicino al normale linguaggio parlato dall’uomo, è particolarmente adatto a esprimere istruzioni che risolvono problemi matematici, tecnici e scientifici.
Con il Fortran l’uomo si esprime mediante parole a lui comprensibili come “moltiplica”, “calcola”,
“radice quadrata” ecc. che l’elaboratore provvede poi a trasformare automaticamente nel linguaggio
di macchina.
