12. La tecnologia dei primi computer

Uno degli aspetti più sorprendenti della rivoluzione elettronica nei calcolatori è costituito dallo straordinario progresso che ha caratterizzato i dispositivi elettronici in termini di velocità, affidabilità, miniaturizzazione, ecc., Come abbiamo visto, l'interruttore di corrente elettrica costituisce il "mattone" elementare utilizzato per manipolare le informazioni e con esso vengono realizzate in definitiva tutte le reti logiche. Poiché la velocità con cui un'interruttore si apre o si chiude (detto tempo di commutazione) condiziona in modo rilevante la velocità di calcolo del computer, dall'invenzione dei primi calcolatori ad oggi si è cercato di migliorare questo meccanismo rendendolo sempre più veloce. Inoltre, la necessità di elaborare grandi quantità di informazioni ha imposto anche l'esigenza di compattare in spazi ristretti un numero sempre più grande di interruttori fino a raggiungere livelli di miniaturizzazione impensabili quando furono introdotti i primi calcolatori.

Fig. 79. Interruttore domestico per l'illuminazione. La commutazione di questo tipo di interruttore deve essere eseguita manualmente e pertanto risulta inadeguato per la realizzazione di un calcolatore. Quello che manca ad un simile dispositivo è il controllo automatico mediante un segnale elettrico per far passare l'interruttore da uno stato all'altro (commutazione).

Fig. 80. Relè elettromeccanico a due scambi. Permette di controllare due interruttori (visibili sulla destra) mediante un segnale elettrico. Il relè elettromeccanico è probabilmente il meccanismo più semplice che consente di automatizzare l'apertura e la chiusura di un interruttore e, per questa ragione, è stato il primo componente scelto per realizzare le reti logiche nei calcolatori.

Fig. 81. Cicuito dimostrativo: rete polifunzionale per eseguire la somma e il prodotto di due bit realizzata mediante due relè. I primi calcolatori (programmabili) a relè furono lo Z2 realizzato da Zuse in Germania (1939) e l'Harvard Mark 1, realizzato da Aiken negli Stati Uniti (1944).

Fig. 82. Una valvola dello stesso tipo (6SN7) di quelle utilizzate nell'ENIAC. Per migliorare la velocità di calcolo dei calcolatori a relè ben presto questi dispositivi furono sostituiti dalle valvole termoioniche (o tubi elettronici), capaci di svolgere un ruolo simile. Esistono numerosi tipi di valvole con diverse funzioni. Il triodo è il tipo di valvola più semplice che può essere utilizzata per realizzare un interruttore controllato da un segnale elettrico. Le prime valvole elettroniche sono state introdotte all'inizio del '900. Un calcolatore a valvole era caratterizzato anche da un notevole consumo di corrente elettrica poiché poteva contenere migliaia di tali dispositivi. Infine, un grave inconveniente delle valvole termoioniche era legato alla loro scarsa affidabilità in termini di durata. Infatti, il notevole numero di valvole impiegate in un calcolatore faceva sì che i guasti in tali calcolatori fossero particolarmente frequenti.

Fig. 83. Particolare di una valvola termoionica aperta. La maggiore velocità delle valvole termoioniche deriva dal fatto che il dispositivo non contiene parti meccaniche in movimento, ma l'apertura e chiusura dell'interruttore è controllata dalla sola presenza della tensione elettrica su un elettrodo ausiliario (griglia). Infatti, è la tensione di griglia che controlla (permette o inibisce) il passaggio di una corrente elettronica dal catado all'anodo.

Fig. 84. Modulo dell'elaboratore a valvole GAMMA 3 – BULL (anni '50). La struttura modulare consentiva di riparare rapidamente i guasti lavorando a livello di unità funzionali senza dover analizzare uno per uno i numerosi componenti elementari. Infatti, risultava relativamente facile individuare il modulo in cui si era verificato il guasto e sostituirlo in blocco.

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