La raccolta che presentiamo percorre un arco di tempo relativamente breve ma segnato da un’evoluzione rapidissima nel trattamento delle informazioni .
Dalle apparecchiature meccaniche ed elettromeccaniche, infatti, si giunge all’elettronica più avanzata.
Suscitano, senza dubbio, un forte senso di meraviglia la perfezione e la complessità della meccanica; l’elettronica, poi, rivela tutto il suo fascino misterioso e la bellezza “artistica” dei suoi componenti.
I pezzi raccolti, che ormai possiamo considerare archeologia informatica, ci permettono di individuare nelle varie apparecchiature lo sforzo fatto dalla scienza e dalla tecnica per gestire quantitativamente e qualitativamente le informazioni.
Percorriamo insieme questa galleria di immagini, che scandiscono la storia delle apparecchiature informatiche. Le foto sono corredate da spiegazioni che non pretendono di essere esaurienti, ma aiutano a comprendere le caratteristiche dei singoli pezzi inserendoli in un percorso evolutivo.
Automatizzare l’attività di calcolo è sempre stata un’aspirazione dell’uomo; basti pensare all’ABACO, usato in Cina già 2000 anni a.C. Per quanto riguarda le apparecchiature meccaniche, si possono annoverare diverse realizzazioni nel corso dei secoli a partire dalla “Pascalina”, macchina che eseguiva addizioni e sottrazioni, realizzata da Blaise Pascal nel 1642. Bisogna arrivare alla fine del 1800 per vedere una consistente produzione delle calcolatrici meccaniche per eseguire addizioni e sottrazioni. L’Italia inizia a produrre calcolatrici soltanto dalla metà degli anni trenta diventando nel 1963 il più grande esportatore mondiale di calcolatrici meccaniche. In particolare l’Olivetti con il suo progettista Natale Capellaro realizza nel 1948 la “Divisumma 14” prima calcolatrice scrivente a tastiera ridotta a livello mondiale; successo internazionale, seguito nel 1956 dalla “Divisumma 24”, che era la prima in grado di compiere le quattro operazioni senza bisogno di operatori specializzati. Le Divisumma 14 e 24 pur funzionando con l'elettricità non contenevano elettromagneti o relé come nelle apparecchiature elettromeccaniche, ma erano dotate solo di un motore elettrico che muoveva una vite senza fine che faceva funzionare tutti i meccanismi.
Calcolatrice Divisumma 14 ( 1948)
Calcolatrice Divisumma 24 prodotta dal 1956 al 1971, soppiantata poi dai sistemi elettronici. Come si vede nell’immagine senza il carter, si tratta di un apparecchio con meccanismi molto complessi e difficili da realizzare ma che ha fruttato all’Olivetti notorietà a livello mondiale oltre che lauti guadagni: la Divisumma 24 veniva venduta al prezzo di 325.000 lire, 10 volte superiore al costo di produzione, quando la Fiat Nuova 500 costava 465.000 lire.
Lo sviluppo dei sistemi di calcolo si ebbe per merito dell’ingegnere inglese Charles Babbage che verso la metà del 1800 propose l’idea della programmazione del calcolatore, cioè fornire alla macchina non solo i dati da elaborare ma anche la sequenza di operazioni da eseguire sui dati. Bisogna arrivare alla fine dell’800 per vedere l’ingresso di una macchina per il calcolo automatico nel mondo del lavoro: i censimenti del 1890 e del 1900 in USA vennero fatti con un calcolatore elettromeccanico inventato da Herman Hollerith che fondò poi la famosa società IBM.
Sfruttando il sistema binario con cui si possono rappresentare numeri e lettere dell’alfabeto con una serie di 0 e 1 corrispondenti allo stato di un interruttore ACCESO o SPENTO Hollerith costruisce la sua macchina che ha come base il relè. Questo dispositivo, azionato da un elettromagnete. è in grado, con una scarica elettrica di cambiare stato (acceso =0, spento = 1) e di mantenerlo anche quando l’apparecchiatura è spenta, quindi il relè è capace di funzionare anche da memoria dell’informazione.
Bobine di elettromagnete usate nei calcolatori della società francese Bull
I relays dell’immagine (usati nei calcolatori elettromeccanici e come interfaccia in uno dei primi elaboratori elettronici a valvole, il Gamma 3 (1952), sono stati prodotti dalla società francese COMPAGNIE DES MACHINES BULL dal 1951. Sono dei contenitori rettangolari di alluminio a 5 spine (alimentazione + contatti: riposo, mediano, lavoro), con contatti in argento o tugsteno, sono muniti di un bottone per la presa facile e hanno una copertura di plastica per evitare corti circuiti. Questi relais di diversi tipi e tensioni erano individuabili dai colori del contenitore, della plastica, della capotta, del bottone e anche dalla forma del bottone: piatto o arrotondato. La produzione di questi relais cessò nel 1971.
I calcolatori elettromeccanici (tabulatrici) usati fino alla fine del 1960, erano composti essenzialmente da quattro dispositivi principali: un lettore di schede perforate ; una serie di contatori , un pannello che svolgeva la funzione di programma e un dispositivo di stampa.
Le informazioni venivano fornite alle tabulatrici tramite schede perforate; queste sono costituite da un cartoncino (formato biglietto da 1 dollaro) con 80 colonne, ognuna delle quali può rappresentare un carattere alfanumerico tramite dei fori in una o più delle 12 righe di ciascuna colonna. Le schede presentano un angolo tagliato al fine di poterle inserire nel lettore nel verso giusto. Le informazioni venivano trasferite sulle schede tramite macchine perforatrici, dotate di tastiera per la digitazione dei dati e di un blocco di perforazione azionato da elettromagneti.
Le schede perforate come supporto di registrazione dei dati furono utilizzate fino agli inizi del 1980, sostituite poi da supporti magnetici (nastri, dischi, floppy disk e cassette).
blocco di perforazione della punched card BULL P112 (1966)
forma di alluminio nella quale mettere la scheda perforata per verificarne l’allineamento dei fori. Questa operazione si eseguiva dopo una riparazione della macchina perforatrice.
Al posto delle schede perforate veniva usata in alcuni elaboratori (Olivetti Elea 9003) la banda perforata per telescriventi a 5 e poi a 8 canali del tutto simile a quella che si vede nella seguente foto.
lettore di banda perforata a 5 canali per telescrivente
La lettura delle schede avveniva mediante spazzolini di metallo (sostituiti poi da cellule fotoelettriche) i quali penetrando nei fori delle schede chiudevano dei circuiti elettrici che attivavano dei contatori elettromeccanici a ruote dentate.
blocco di lettura (con spazzolini metallici) della scheda programma di una macchina perforatrice. Questa scheda serviva per il posizionamento dei dati sulle schede e per le perforazioni ripetitive.
Contatore elettromeccanico a 12 cifre (vedi ruote con impressi i numeri) di una tabulatrice BULL (1950). Alla base del contatore si vedono le bobine di filo di rame degli elettromagneti che muovevano le ruote dentate.
scheda elettromeccanica relativa a due cifre di un contatore della tabulatrice IBM 405 del 1939
retro del contatore visto sopra
Le istruzioni alla macchina relative ai calcoli da effettuare e alla loro esposizione sulla stampante venivano cablate su un pannello programma, cavallottando degli specifici fori mediante appositi cavetti che mostriamo nella foto
La tabulatrice era dotata di un blocco stampa molto voluminoso e complesso che conteneva moltissimi ingranaggi fra i quali quelli per posizionare le ruote di stampa (vedi foto), ognuna delle quali aveva impresso tutti i caratteri stampabili. Una volta posizionate le 120 ruote che formavano una riga, questa veniva impressa sulla carta con l'interposizione di un nastro inchiostrato.
ruote di stampa di una tabulatrice BULL
Nel 1945 si ha la sostituzione dei relays (elettromeccanici) con elementi che permettono le stesse funzioni ma in modo più rapido: i tubi termoionici (valvole, invenzione del 1905) emettitori di elettroni, da qui il termine elettronico. Nasce così la prima generazione degli elaboratori elettronici.
Valvole del calcolatore IBM 604 (1948)
Valvole del calcolatore francese BULL GAMMA 3 (1952)
Il primo elaboratore completamente elettronico l’ENIAC entrò in funzione nel 1945. Era realizzato con 17.460 valvole. Durante la sua costruzione venne creato il termine bit (contrazione di binary digit – cifra binaria) che identifica uno dei due stati 0 o 1 = acceso o spento. Una striscia di 8 bit forma un byte utilizzato per rappresentare un carattere alfanumerico.
Nei calcolatori a tubi termoionici, si usavano come contatori delle valvole particolari chiamate DEKATRON perché di solito operavano un conteggio decimale.
valvola contatore DEKATRON (1954)
valvola Dekatron vista dall'alto
Agli inizi del 1960 le valvole termoioniche vengono sostituite con i transistor, con la stessa funzione di interruttori ma con il vantaggio di tenere poco spazio e usare poca energia. Con i transistor nasce la seconda generazione degli elaboratori elettronici.
I transistor (transconductance-varistor) sono componenti che sfruttano le proprietà elettroniche dei materiali semiconduttori come il silicio o il germanio che permettono la conduzione degli elettroni nello stato solido anziché nel vuoto o nello stato gassoso come nelle valvole termoioniche.
una delle prime schede a transistor dell’Olivetti
retro della scheda vista sopra
Schede a transistor degli elaboratori Olivetti GE 115 (1965) (nato come ELEA 4-115) e GE 130
Elea era una linea di calcolatori mainframe (sistema centrale) sviluppata da Olivetti nella seconda metà degli anni '50; fra questi c’é l’Elea 9003 (1959) che è stato il primo computer della storia interamente a transistor; gli altri produttori costruivano ancora con parti a valvole termoioniche.
particolare di una scheda artisticamente interessante
I nuovi computer, oltre che per i transistor, si caratterizzavano anche per altre innovazioni come la memoria centrale o primaria a nuclei di ferrite (invenzione del 1951), dove ogni anello memorizzava un singolo stato 0 o 1. La memoria centrale serve per la memorizzazione dei programmi e dei dati nel momento in cui vengono elaborati.
1960 - banco di memoria a nuclei di ferrite da 8 kb (8.192 byte) che costituiva la memoria centrale di un elaboratore.
un particolare ingrandito che mostra la disposizione dei nuclei di memoria. Ogni nucleo è attraversato da 3 fili: due servono per cambiare la polarità del nucleo mentre il terzo legge l’informazione digitale del codice binario 0 e 1 che corrispondono alle due possibili polarità del nucleo.
una delle ultime memorie a nuclei della capacità di 16 kb; i nuclei sono miniaturizzati e sono racchiusi in una custodia di plexiglass su una scheda i cui connettori dorati, che erano sulla destra dell'immagine, sono stati tagliati dal demolitore di computer per ricavarne il metallo prezioso.
Un tipo di memoria particolare è quella magnetostrittiva usata fra il 1960 e 70 nelle calcolatrici elettroniche fra le quali l’ Olivetti Programma 101 considerata come il primo personal computer della storia. E’ una memoria sequenziale basata sull’impiego di un filo metallico (di nichel o di leghe che consentono di ottenere conversioni di energia magnetica in energia meccanica di deformazione) alle cui estremità sono posizionate due bobine. L’informazione è immessa mandando impulsi elettrici, corrispondenti ai bit da registrare in successione, nella bobina di scrittura all’inizio del filo. Per l’effetto magnetostrittivo l’impulso elettrico è trasformato in impulso meccanico che si propaga fino all’altra estremità del filo. Qui una seconda bobina è in grado di rilevare l’impulso meccanico, quindi leggere la memoria ed è in grado di mantenerla riconvertendo l’impulso meccanico in impulso elettrico che potenziato permette di reinserire l’informazione sul filo, in loop, attraverso la bobina di ingresso.
Altre innovazioni sono:
le stampanti a barra e a catena, più veloci di quelle a ruote dentate
La catena di stampa è un nastro di acciaio su cui sono disposte diverse serie di caratteri alfanumerici. Quando il carattere da stampare si presenta nella posizione di stampa, un apposito "martelletto" spinge contro di esso il nastro inchiostrato e il foglio di carta. Con lo stesso sistema funziona anche la barra di stampa sulla quale sono riportati in rilievo i caratteri stampabili.
catena di stampa di una stampante a 600 righe/minuto
Per comandare alla stampante i posizionamenti della carta si usava un nastro perforato di carta o di materiale plastico a 8 canali, il “loop”. Questo nastro, chiuso ad anello, aveva una circonferenza uguale all’altezza del modulo da stampare, veniva trascinato in solido con il trascinamento della carta e posizionava il modulo mediante la lettura dei fori con cellule fotoelettriche.
loop per una stampante da tavolo, inserito nel suo lettore.
i fori sul loop venivano fatti con apposite apparecchiature tape punch
tape punch IBM (1965 )
tape punch usato sui sistemi Olivetti GE 115/130
L’archiviazione su schede perforate venne sostituita da quella su memorie di massa magnetiche:
I nastri magnetici (1954)
bobina nastro da 550 metri, densità 556 caratteri per pollice (2,54 cm), per un tolate di circa 12 milioni di byte.
Il nastro magnetico è una memoria SAM (Sequential Access Memory) cioè una memoria ad accesso sequenziale in cui le informazioni sono posizionate sul nastro in una determinata sequenza e quindi per accedere ad una di esse è necessario, partendo dalla posizione a cui si è acceduto precedentemente, scorrere il nastro fino a trovare quella desiderata.
una testina di lettura/registrazione su nastro
I dischi magnetici (1956)
Si tratta di dischi di alluminio rivestiti su entrambi i lati di ossido di ferro. Il disco magnetico è un'unità di memoria ad accesso diretto che permettere l'accesso diretto a qualunque indirizzo di memoria con tempo di accesso variabile che dipendente dall'indirizzo di memoria a cui è avvenuto l'accesso precedente. Questa memoria detta secondaria si distingue da quella ad accesso casuale RAM (Random Access Memory), detta primaria che permette anch'essa di accedere direttamente a qualunque indirizzo di memoria ma con lo stesso tempo d'accesso. La RAM contiene i programmi utilizzati dal computer oltre ai dati in elaborazione.
disco da 14 pollici facente parte di una pila di 11 dischi (removable magnetic disk pack)
Removable Magnetic Disk Pack Il primo disk pack removibile venne prodotto da IBM nel 1961 con 6 dischi da 14 pollici (356mm). Il disk pack che mostriamo in immagine è della società UNIVAC, risale al 1975 e contiene 11 dischi da 14 pollici con venti superfici di registrazione (le superfici esterne non vengono utilizzate) Il pacco di dischi è protetto da un contenitore di plastica che viene rimosso dopo averlo collocato nell’apposita unità di lettura e registrazione. La capacità di questo disk pack non dovrebbe essere superiore a 200 MB (200 milioni di byte) tenendo conto che l’ Unità Disco Sistema Sperry Univac 8430, tra le più capaci dell’epoca, raggiungeva appunto questa densità di registrazione.
blocco con 4 testine di lettura/registrazione su 2 dischi magnetici
I primi dischi erano rigidi conosciuti con il nome di "hard disk" o HDD(Hard Disk Drive) per contrapposizione con i dischetti flessibili chiamati “floppy disk”. Il primo floppy disk viene costruito da IBM nel 1967; era di 8 pollici e serviva per registrarvi il sistema operativo da caricare in memoria all’avvio del computer System/360 (IPL- Initial Program Load).
floppy disk da 8 pollici
La programmazione degli elaboratori a transistor non avveniva più con cavetti elettrici, come nei calcolatori elettromeccanici e nei computer a valvole, ma con delle istruzioni formulate in un linguaggio comprensibile al computer, comunicate al computer stesso, inizialmente con schede perforate, poi con supporti magnetici : nastri, cassette o floppy disc.
Qui sotto vediamo alcuni strumenti usati dai programmatori dell’epoca.
Mascherine per riprodurre in un flow chart i simboli delle operazioni
Il Flow chart (diagramma di flusso) è la rappresentazione grafica del flusso di svolgimento di un programma. Era necessario quando il programma non stava in memoria e bisognava spezzarlo in tante elaborazioni parziali (all’epoca si lavorava con una memoria centrale di 8 kb).
reference card di due computer Honeywell: GE 115 (1965) e LEVEL 64 (1979)
La Reference card contiene il riassunto delle istruzioni e regole per programmare il computer a cui si riferisce.
foglio di programmazione del GE 115 sul quale si scrivevano le istruzioni, in linguaggio TAB (macro Assembler), che venivano trasferite su schede perforate, immesse poi nel lettore dell’elaboratore per l’esecuzione del programma.
Un linguaggio molto diffuso e utilizzato anche nei primi microcomputer e personal computer è il BASIC sviluppato nel 1964 per un elaboratore della General Electric. Nell’immagine vediamo un manuale di GW-BASIC (Graphics and Windows Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code) (1987) che è uno dei cosiddetti dialetti del linguaggio BASIC inserito anche nel sistema operativo MS-DOS per IBM PC compatibili.
Il sistema operativo è un software residente nella memoria centrale del computer che fornisce all'utente una serie di comandi e servizi per poter utilizzare la potenza di calcolo di un elaboratore elettronico garantendone l'operatività gestendo: le risorse hardware (processore, memoria primaria, Input/Output da e verso le periferiche collegate al sistema); quelle software (esecuzione dei programmi-processi); l'archiviazione e l'accesso ai file di dati e facendo da interfaccia con l'utente.
Il primo sistema operativo GM-OS (General Motor- Operasting System) per sistemi centrali di elaborazione (mainframe) venne realizzato nel 1955 dalla General Motors per il proprio elaboratore a valvole IBM 701, mentre con l’avvento dei personal computer negli anni ottanta si affermerà l’ MS-DOS (Microsoft – Disk Operating System) (1982), sistema operativo per computer più diffuso al mondo fino all'avvento di Windows 95 (1995).
Manuale del sistema operativo MS-DOS per personal computer Olivetti. L’Olivetti iniziò ad utilizzare l’MS-DOS nel 1983 sul personal “M24” che ebbe grande successo su tutti i mercati mondiali.
Alla metà degli anni ’60 nasce la terza generazione degli elaboratori elettronici.
Nei calcolatori si adotta la tecnologia basata sui circuiti integrati o microchip o chip, cioè circuiti elettronici miniaturizzati contenenti transistor e altri componenti elettronici. Il primo chip inventato nel 1958 conteneva una decina di componenti elementari mentre gli attuali ne contengono decine di milioni.
Schede con transistor e integrati prodotte da Olivetti/General Electric poi diventata Honeywell
Scheda IBM 360 (1965) con integrati a tecnologia SLT
La tecnologia SLT (Solid Logic Technology) ( detta anche dei circuiti integrati ibridi) studiata da IBM per il sistema 360 è basata su circuiti microminiaturizzati montati su moduli ceramici contenuti in caratteristici contenitori quadrati di alluminio che vennero poi usati da IBM anche per contenere i veri circuiti integrati una volta abbandonata la tecnologia SLT. La tecnologia SLT risulta più compatta, veloce, meno costosa anche in termini energetici della precedente generazione dei transistor, ma viene superata dai veri circuiti integrati che contengono transistor e altri componenti elettronici miniaturizzati formati nello stesso istante con un processo fotolitografico su una base di un semiconduttore che di solito è silicio.
I progressi nella miniaturizzazione permetteranno a metà degli anni 60 di produrre i minicomputer - macchine di ridotte dimensioni, collegabili con decine di terminali seriali (non intelligenti) e con costi relativamente contenuti (non meno di 50 milioni di lire) rispetto ai mainframe (sistemi principali o centrali) - che consentiranno una rapida diffusione dei computer.
Scheda del minicomputer DEC PDP-11/23 che utilizzava i chipset F-11 (FONZ-11 del 1979) composti da moduli multi-chip (2 chip), due dei quali si vedono nella foto.
Matherboard di un minicomputer Honeywell DPS6 (1982). Inserito nel supporto nero si vede una scheda di memoria che può essere aumentata con un’ analoga scheda da collocare nel supporto di fronte. In fondo alla foto, illuminata, si vede la CPU.
Un minicomputer particolare è quello commercializzato dalla HP-Hewlet Packard a partire dal 1978; si tratta del mini da scrivania HP 9845 che incorpora uno schermo da 12”, due unità a nastro con minicartuccia da 217 K e una stampante termica grafica da 80 caratteri e 480 righe al minuto. Questo mini era destinato principalmente a scienziati e ingegneri, che avevano bisogno di grande potenza di elaborazione non condivisa per effettuare calcoli scientifici e disporre di grafica all'avanguardia. L’HP 9845 compare nel film “Raise The Titanic - 1980” e fu fondamentale nella realizzazione del film “Wargames – 1983”.
nell'immagine si vede l' HP 9845 B (1979) Questo mini non ha un’unica CPU ma è dotato di due unità di processo: PPU (Physics Processing Unit), è un microprocessore dedicato per la gestione del calcolo della fisica degli oggetti virtuali, specialmente quelli presenti nel motore grafico di un videogioco e la LPU (Local Processing Unit) per la gestione del sistema operativo e altre attività. L’intero firmware del sistema operativo è situato su moduli ROM che possono essere installati e scambiati dall’utente in uno dei due cassetti posti ai lati della tastiera.
Per una maggiore densità di imballaggio, nel 1969 viene introdotta la tecnologia MST (Monolithic System Technology), circuiti integrati monolitici utilizzati a partire dal 1970 con l’IBM System/370. Nasce la quarta generazione degli elaboratori elettronici.
scheda con integrati a bassa/media scala di integrazione
scheda IBM System 370
scheda IBM ES/ 9000 (1990)
scheda di memoria dell'elaboratore 64 DPS della Hoeywell-Bull (1979)
scheda di memoria da 2 GB dell'elaboratore IBM ES/9000 (1990)
Il passo successivo si ha nel 1970 con la realizzazione dei microprocessori : sono dei chip in grado di ricevere ed eseguire sequenze di istruzioni (programmi) svolgendo calcoli ed elaborazioni su dati numerici o altri tipi di informazione. L’Intel 4004 del 1971 (sviluppato dall'ing. Federico Faggin proveniente dall'Olivetti) viene considerato il primo microprocessore su singolo chip. Il 4004 era una CPU (Central Processing Unit) che con gli altri componenti: 4001-ROM (read only memory); 4002-RAM (random access memory); 4003- registri di I/O, permetteva di realizzare un computer completo. La CPU 4004 conteneva circa 2300 transistor mentre la CPU PENTIUM del 1993, grazie ai progressi della fotolitografia, ne conteneva 3,2 milioni.
Sempre nel 1971 viene inventata la EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), cioè una memoria che, a differenza della PROM, si poteva cancellare e riprogrammare.
stampa artistica Honeywell con lo schema di un microprocessore
scheda con inserite 12 EPROM
Nel 1974 con la CPU Intel 8080 (realizzata da F. Faggin) nascono i primi microcomputer venduti soprattutto in kit per gli appassionati di elettronica. Nella seconda metà del 1970 i microcomputer prendono i nomi di: home computer; console per videogiochi; computer educativi. Sono microcomputer ad uso prevalentemente domestico per giochi e piccole applicazioni.
Gli home computer e le console giochi erano tutti basati su microprocessori a 8 bit, tipicamente il MOS Technology 6502 (1975) e lo Zilog Z80 (1976) realizzato da F. Faggin per la società Zilog da lui creata nel 1974) . Queste due CPU con i loro derivati e cloni hanno dominato il mercato dei microcomputer dalla seconda metà del 1970 ai primi anni ’80.
In alto Intel 8080, sotto appaiati lo Z80 e il 6502, in fondo c'è il TMS 9900 (1976) fra le prime CPU a 16 bit
I due home computer più diffusi: COMMODORE 64 (1982) con CPU MOS 6510
ZX SPECTRUM (1982) con CPU Z80A
Alcune periferiche del commodore 64:
Unità lettura/ scrittura su cassette
Stampante 803
Penna ottica
Unità floppy disk da 5,25”
Magnavox ODISSEY con relativi controllers rettangolari (1972) è stata la prima console per videogiochi casalinghi uscita sul mercato. I giochi erano cablati su circuiti stampati contenuti in cartucce che si inserivano in un’apposita porta. La console generava sul televisore tre quadrati: due (es. racchette) controllati dai giocatori con i controllers rettangolari per gli spostamenti in orizzontale e in verticale; il terzo (pallina) gestito direttamente dalla console, ma modificabile per quanto riguarda la velocità. La console generava anche una linea verticale (es. rete) che poteva essere spostata in base al tipo di gioco. I campi di gioco erano costituiti da pellicole trasparenti da applicare al televisore.
Magnavox/Philips Videopac G7000 (1978) CPU Intel 8048, console per videogiochi basata su cartucce
I computer educativi hanno lo scopo di aiutare i bambini ad imparare divertendosi
YENO-mon ordinateur junior (1986)
con schermo a cristalli liquidi e modulo vocale, permette di svolgere molte attività tra le quali: il calcolo; le deduzioni logiche; la musica; il disegno; l’ortografia; il puzzle ecc.
Un microcomputer particolare era il “Micro-Professor”, un computer training creato nel 1981 dalla Multitech (oggi Acer). Veniva usato per l’insegnamento del microprocessore, della microelettronica e della tecnologia di controllo. Era programmabile solo in liguaggio macchina attraverso la tastiera esadecimale.
MICRO PROFESSOR (CPU Z80) nel suo contenitore a libro
Dopo più di venti anni dal Micro-Professor, nel 2003, viene sviluppata ad Ivrea una scheda che dal 2005 viene commercializzata con il nome di Arduino (Arduino marchese d'Ivrea e Re d'Italia dal 1002 al 1014). Si tratta di un piccolo computer dalle dimensioni di una carta di credito utilizzato come strumento didattico e per la prototipazione per l’elettronica e la programmazione. Arduino è la scheda elettronica open-hardware più famosa, diffusa e clonata al mondo.
Scheda ARDUINO UNO R3 con processore ATMega 328P
Sono calcolatrici che eseguono i calcoli matematici mediante circuiti elettronici. Inizialmente tali circuiti erano le valvole termoioniche e poi i transistor, componenti abbastanza costosi da mantenere concorrenziali le apparecchiature elettromeccaniche. A partire dagli anni 70 con l'avvento della microelettronica e con il conseguente crollo del prezzo dei componenti, le calcolatrici elettroniche conquistano il mercato in brevissimo tempo. Oltre alle calcolatrici da scrivania si producono anche quelle tascabili, soprattutto le calcolatrici scientifiche che permettono di effettuare operazioni complesse in funzione del loro utilizzo nelle varie discipline scientifiche e tecniche. Un tipo particolare di calcolatrice che deve essere ricordato è il convertitore di valuta che divenne famoso con il nome di euroconvertitore in seguito all’introduzione dell’euro e alla necessità di eseguire, nei primi tempi, rapide conversioni di valuta.
Harden DT/12 , calcolatrice da scrivania prodotta nel 1972-73 dalla società americana Rockwell International e assemblata in Messico.
Questa calcolatrice è una delle prime ad utilizzare il display LCD (Liquid Cristal Display) nella sua forma iniziale cioè con modalità trasmissiva DSM (Dynamic Scattering Mode) (vedi più avanti la descrizione di questa modalità nell'apposita voce “I DISPLAY”)
Calcolatrice tascabile Texas Instruments SR-10 (1972) E’ una delle prime calcolatrici tascabili. Questa calcolatrice, come indica la sigla SR (Slide Rule – electronic slide rule calculator), permetteva di svolgere anche le funzioni matematiche del regolo calcolatore che, nei suoi vari aggiornamenti, è stato utilizzato dal 1600 fino al 1972 come unico strumento portatile per il calcolo scientifico. Il display della calcolatrice è a LED rossi a 7 segmenti. All'epoca costava 150 $.
Calcolatrice scientifica Casio FX 570 AV (prima metà anni 80’).
Convertitore di valuta - Euroconvertitore (2002) Questa calcolatrice, rispetto a quella normale, ha una funzione supplementare che permette di memorizzare il tasso di cambio ed eseguire conversioni tramite i due tasti che si vedono in fondo.
I microcomputer vennero soppiantati ben presto (primi anni 90) dai personal computer (PC), cioè computer monoutente destinati ad uso prevalentemente produttivo. I personal computer si distinguono in due tipologie: quelli da scrivania (desktop PC) e quelli portatili (laptop PC). I primi PC sono del 1977 come l’APPLE II e il Commodore PET 2001. Quest’ultimo è considerato il primo personal computer integrato (ovvero in un unico contenitore) e anche , il primo personal computer in assoluto ad ottenere un successo commerciale.
Commodore PET 2001series personal computer (1977). Il PC è basato su un processore MOS 6502 (lo stesso che montava l’Apple II) ed equipaggiato con un lettore di cassette come memoria di massa, una tastiera da 53 tasti, un tastierino numerico da 20 ed un monitor a tubo catodico da 9 pollici. La RAM base era inizialmente di soli 4 KB. Il PET aveva un sistema operativo ridotto e come linguaggio di programmazione il BASIC, preinstallato in ROM, prodotto da Micro-Soft, e sviluppato dal suo giovane cofondatore Bill Gates.
Apple IIC (1984) con CPU MOS 65C02 e lettore di floppy disk , privo di video
Dopo i PC da tavolo l’industria dei computer sforna una serie di computer per tutte le esigenze:
Il primo PC tascabile TALLY TRS-80 = SHARP 1211 è del 1980. E’ programmabile in BASIC, ha una stampante ad aghi e un’interfaccia per cassette; è dotato di due CPU a 4 bit: SC43177 e SC43178.
SHARP 1211 (1980)
Pocket PC “ASUS MyPal A620” (2003) processore Intel XScale PXA255.
E’ un personal computer dotato di display, tastiera e alimentazione a batteria, tutto integrato nello stesso telaio e caratterizzato da dimensioni e peso ridotti in modo da permetterne un facile trasporto ed un uso in mobilità.
Il primo portatile (o meglio trasportabile in quanto pesava 11 kg) è l’Osborne 1, del 1981, che utilizzava il processore Zilog Z80.
computer portatile TRS80-mod.100 (1983), molto popolare fra i giornalisti, dotato di CPU 80C85 a 8 bit, schermo LCD con risoluzione 240x64, modem interno a 300 baud, firmware BASIC 80 che è l’ultimo programmato quasi interamente da Bill Gates per la Microsoft.
computer portatile SHARP PC-2500 (1985) con CPU SC 61860 a 8 bit e stampante plotter a 4 colori
Portatile OLIVETTI M211V (1989) CPU Intel 80286, Windows 3.0 (Windows è un ambiente operativo per i sistemi operativi MS-DOS prodotto da Microsoft Corporation dal 1985), peso 7 kg. Come si vede dal peso, siamo ancora nel campo dei computer "trasportabili"
Nel 1984 compaiono le agende elettroniche, cioè computer non particolarmente evoluti dotati di un orologio, di una calcolatrice, di un calendario, di una rubrica dei contatti, di una lista di impegni/attività e della possibilità di memorizzare note e appunti .
agenda elettronica Olivetti D400
Nel 1986 con l’ORGANISER II della PSION, programmabile con l'apposito linguaggio OPL (Organiser Programming Language), l’agenda elettronica diventa un computer completo, con funzioni potenti ed avanzate. L’ORGANISER II è considerato il precursore dei PAD conosciuti anche come PALMARI, computer da portare in palmo di mano.
PSION ORGANISER II model XP processore Hitachi HD6303X.
Agli inizi degli anni 90 si diffondono le workstation cioè una tipologia di computer ad alte prestazioni che permettono di eseguire programmi complessi (CAD, grafica 3D, simulazioni scientifiche ecc.). Sono caratterizzate da processori a tecnologia RISC (Reduced Instruction Set Computer) con grandi quantità di memoria, dischi ad alte prestazioni, scheda grafica molto potente, scheda di rete veloce, sistema operativo UNIX.
workstation IBM 7044/170 (2000) con CPU Power3 II
Scheda con doppia CPU Risc IBM PowerPC 604 ( Power Performance Computing ) (1994)
Schede con processori RISC:
in alto la CPU ALPHA a 64-bit della DEC (1992)
sotto le CPU SUPER SPARK (1992 ) usate nelle Workstation SUN
Con il termine wireless (dall'inglese senza fili) si indica una tecnologia di comunicazione tra dispositivi elettronici che non fa uso di cavi ma utilizza le onde radio. I primi esperimenti risalgono al 1971 ma solo nel 1991 si producono i primi apparecchi e nel 1997 la prima versione ufficiale del protocollo di trasmissione dati in formato digitale wireless “IEEE 802.11”. Nel 1999, con la versione “802.11b”, il protocollo di trasmissione prende il nome e logo Wi-Fi (Wireless Fidelity).
Wireless CPU “Wavecom Q24 Plus- Q24PL001” (2006), con antenna ad alta sensibilità. Collocata sotto la CPU c'è la scheda di supporto per la SIM card. La Q24 è una potente CPU Risc programmabile, ha un processore a basso consumo energetico ARM9, ed è la più piccola CPU wireless sul mercato.
E’ una tecnologia che ha permesso di trasmettere grandi quantità di dati ad altissima velocità. Le informazioni vengono trasmesse con segnali luminosi attraverso un cavo costituito da filamenti vetrosi o polimerici sottilissimi; queste trasmissioni hanno anche il vantaggio di essere immuni da disturbi dovuti alle condizioni atmosferiche e alle variazioni della temperatura. L’anno di nascita della prima fibra ottica è il 1956 mentre la prima fibra ottica per comunicazioni è del 1970.
Cavo in fibra ottica per telecomunicazioni composto da 24 tubicini colorati ciascuno dei quali contiene 24 sottilissimi filamenti per un totale di 576 fili ottici.
L’introduzione dell’elettronica negli apparecchi radio ha inizio verso la metà degli anni 20’ con l’utilizzo delle valvole termoioniche
1941/42 – Radiomarelli 8A05 (5 valvole) mobile in legno impiallacciato, peso 14 kg
La grande rivoluzione, però, si ha dopo il 1950 con l’utilizzo dei transistor al posto delle valvole. La radio a transistor viene indicata come il primo strumento dell’era dell’informazione. Il primo apparecchio radio a transistor, la “Regency TR-1 “, è del 1954, mentre la prima autoradio a transistor “Becker Montecarlo” è dell’inizio anni 60. Qui di seguito si possono vedere le immagini di una radio tascabile molto diffusa e di un’autoradio che, in quegli anni, rappresentava uno status symbol per i possessori di un’automobile.
La radio a transistor Sony TR-610 (6 transistor + 1 diodo) che nel 1958 era all’avanguardia per tecnologia e design (premio “Good Design Award”); per il suo peso ridotto era modello da taschino. Il prezzo di listino di questa “radiolina” in Italia era molto alto: 30.000 lire corrispondenti a circa 400 euro; nel mondo ne furono vendute oltre mezzo milione.
l’autoradio Radiomarelli AR 101 (8 transistori + 1 diodo) del 1968.
Nei televisori, la sostituzione delle valvole termoioniche con i dispositivi a semiconduttore (transistor) avviene più lentamente, verso la metà del 1970. Qui di seguito facciamo il confronto fra due televisori portatili a 12 pollici bianco/nero per evidenziare il divario, nell’arco di un decennio, sia della composizione degli elementi elettronici sia del design.
1965 – TELEFUNKEN 1208 – a valvole + 3 transistor (1 per la gestione delle frequenze e 2 per la gestione dei canali UHF)
1974 – GRUNDING ELITE 1200 – a transistor + 1 valvola (A31)
Sono dispositivi elettronici che consentono di effettuare pagamenti mediante carte di credito, di debito o prepagate, basate su banda magnetica o su microcip. I terminali POS sono dei computer programmabili con all’interno un modem per collegarsi alla rete telefonica per poter effettuare l’addebito sul conto corrente del soggetto abilitato e l’accredito sul conto dell’esercente; l’abilitazione avviene mediante la digitazione del PIN (Personal Identification Number) sulla tastiera del POS o su un tastierino separato detto PinPad. In Italia il servizio POS ha inizio nel 1986.
POS VeriFone ZON Jr XL (1987) e stampante VeriFone P250 (1987), questo POS gestisce le carte di credito con banda magnetica; le sue caratteristiche sono: CPU Z80, display fluorescente a 16 crt; modem a 300 baud; porta seriale Rs-232 per il collegamento con la stampante per le ricevute P250 (stampante a 7 aghi e 42 colonne).
Il Fax è un’apparecchiatura che trasmette testi o immagini attraverso il sistema telefonico. Il documento originale viene scansionato, viene convertito in bit e quindi trasmesso attraverso il sistema telefonico sotto forma di audio toni di frequenza. Il fax ricevente interpreta i toni e ricostruisce l'immagine, stampandone una copia cartacea (fino agli anni novanta si utilizzava la stampa termica su carta sensibilizzata al calore, sostituita poi da quella ink-jet e laser che stampano su carta comune). La data di nascita dei fax commerciali si può considerare il 1965 quando le società Xerox e Magnavox annunciano il loro Telecopier che trasmette una pagina in 6 minuti; già nel 1968 però con Telecopier 400 i tempi si erano dimezzati e agli inizi del 1980 si erano ridotti a 20 secondi. E’ verso la metà degli anni 80 che il fax diventa lo strumento essenziale per gli uffici ma dalla metà del 1990 perde importanza con l’avvento della rete internet e della posta elettronica e-mail.
pagina pubblicitaria del 1972 relativa al Telecopier 400
Canon FAX-120 (1987) con stampante termica (stampa su rotoli di carta sensibilizzata al calore)
Il videotex era un servizio di telecomunicazioni interattivo precursore della rete internet che venne attivata nel 1995. Si diffuse in Francia con il nome di Minitel (attivo dal 1982 al 2012) e in Italia di Videotel (attivo dal 1985 al 2002). Consisteva in un sistema di videoterminali collegati alla rete telefonica, attraverso cui accedere a servizi come la consultazione dell'elenco telefonico, l'acquisto di biglietti aerei e ferroviari o articoli per corrispondenza e lo scambio di messaggi o pagine composte da testi o grafici.
videoterminale per Videotex - MINITEL 1 - MATRA COMMUNICATION - QUINPER 722 (1986)
La tecnologia GPS (Global Positioning System) per il rilevamento dei veicoli in ambito militare risale al 1978 e viene resa disponibile in ambito civile dagli USA nel 1983. Bisogna aspettare fino al 1994 con la messa in orbita degli ultimi satelliti del sistema per considerare il GPS completamente funzionante. Il sistema GPS utilizza la rete dei satelliti artificiali dedicati per fornire ,tramite segnale radio, ai ricevitori GPS informazioni sulle loro coordinate geografiche. Il Magellan NAV 1000 (1988) è stato il primo GPS portatile con una funzione sveglia per collegarsi ai satelliti, disponibili in quegli anni solo di notte.
GPS portatile per imbarcazioni del 1992 “Magellan NAV 5000D” (cm.9x22 - gr.826)
Mouse ricevitore GPS “Holux GM-210” (2003) con alimentatore per auto e cavo UBS per il collegamento ad un Pocket Pc.
Il primo telefono cellulare portatile venne realizzato nel 1973 dall'ingegnere americano Martin Cooper per conto di Motorola, ma solo nel marzo del 1984 venne commercializzato con il nome di Motorola DynaTAC 8000X (Dynamic adaptive Total Area Coverage): pesava 793 grammi con la possibilità di memorizzare 30 numeri; il tempo di conversazione era di 45 -60 minuti e quello di ricarica di 10 ore, aveva un display a LED e veniva venduto a 4000 $. La produzione del Dyna TAC e relativa tecnologia fu abbandonata nel 1994, dopo l’ottava variante del cellulare.
Motorola DynaTAC 8000S (1985) il marchio Cellular One by Motorola, stampato sul telefonino, al posto di "MOTOROLA 8000S", é della società che gestiva il servizio di telefonia.
Motorola d460 (1996) questo cellulare ara ancora dotato di antenna esterna e la SIM veniva caricata con la scheda in cui era inserita.
Uno smartphone (telefono intelligente) è un telefono cellulare con funzioni di un computer: capacità di calcolo, di memoria e di connessione dati basato su un sistema operativo per dispositivi mobili.L'idea di creare dei dispositivi che unissero la telefonia all'utilizzo degli elaboratori elettronici risale al 1992 nei laboratori IBM e le prime vendite di tali dispositivi cominciarono nel 1994. Il termine "smartphone", venne coniato nel 1997 dalla società Ericsson che pubblicizzò il suo “GS88- Penelope" come Smart Phone.
Smartphon chiuso e aperto Nokia-9110-Communicator (1998) le cui applicazioni principali sono: Fax, SMS, email, Smart message, TextWeb, navigazione Web, Rubrica, Note, Calendario, Calcolatrice, Orologio con fusi orari e compositore musicale. Processore AMD Elan SC450 486 da 33 MHz.
La fotografia digitale è un procedimento per l'acquisizione di immagini attraverso un sensore elettronico sensibile alla luce (invece della tradizionale pellicola fotografica), con successiva conversione in formato digitale e immagazzinamento su supporto di memoria. Le prime fotocamere digitali disponibili sul mercato sono del 1997: la Sony Mavica MVC-FD5 e la MVC-FD7, risoluzione 0,32 MP, con floppy disk da 3,5”; la prima aveva l’obiettivo a lunghezza focale fissa, mentre la seconda lo zoom ottico10x. Le fotografie potevano essere immediatamente visualizzate sul display della fotocamera e trasferite sul computer tramite il floppy disk.
Fotocamera Sony MAVICA MVC-FD7 (1997) con memorizzazione immagini su floppy disk da 3,5"
I plotter sono dispositivi per la stampa di grafica vettoriale (per loghi, disegni tecnici ecc.) in cui gli elementi grafici vengono rappresentati con punti, segmenti di retta, curve ecc. La stampa avviene mediante lo spostamento meccanico di una penna a china sulla superficie di un foglio. I plotter a penna sono diventati obsoleti negli anni 90 con l’avvento delle stampanti a getto d’inchiostro, anche di grande formato, che lavorano con grafica a matrice di punti.
Il plotter della Hewlet Packard “HP7475A” (1983), prodotto fino al 1994, è stato il più popolare plotter grafico a penna mai realizzato. Viene gestito da computer tramite collegamento seriale RS232. Ha un carosello da 6 penne colorate intercambiabili automaticamente e può tracciare su carta formato A4 e A3. In questo plotter la penna si muove in senso orizzontale mentre il foglio viene spostato verticalmente con movimenti avanti-indietro in base alle esigenze di stampa.
Un plotter particolare è lo “SCRIBER” (scriba), strumento tecnico utilizzato per scritture di etichettatura sui disegni tecnici; è gestito da un computer incorporato, è portatile ed applicabile ai tecnigrafi; ha un piccolo display per controllare gli input; il braccio che porta la penna viene comandato da due motori passo-passo che lo fanno muovere lungo gli assi X e Y in un’area di etichettatura corrispondente quasi alla lunghezza del dispositivo. Lo scriber ha una memoria non volatile in cui possono essere memorizzati un numero limitato di testi e simboli usati frequentemente, inoltre, può essere dotato di porte per l’inserimento di cartucce con librerie di simboli per l’elettronica, l’architettura, l’ingegneria civile e meccanica.
Scriber “NEOLT Electronic Designer - NED 500” (1986) Nell’immagine si vede lo sportellino aperto per l’inserimento di apposite cartucce con memorizzate librerie di simboli.
La tavoletta grafica ebbe un notevole impiego con il software AutoCAD(1982) (CAD - Computer Aided Design) per il disegno bi/tridimensionale in ambito tecnico. Attualmente le tavolette grafiche sono utilizzate soprattutto per il disegno artistico e come ausilio per la creazione di disegni e schizzi, usando un’ apposita penna grafica sul supporto.
Tavoletta grafica della Hewlett Packard HP-SketchPro (1988) con penna grafica e mouse.
Il CN-Controllo Numerico è il dispositivo elettronico utilizzato per il trattamento dei dati nelle macchine utensili al fine dell’automazione delle loro funzioni. Il CN nasce negli anni 50’ e si evolve verso il CNC-Controllo Numerico Computerizzato verso la fine del 1970. A differenza del CN il CNC ha un computer incorporato quindi non ha necessità di ricevere l’input da fronti esterne.
Nel CN i dati relativi alla sequenza di funzioni da eseguire in automatico vengono caricati sotto forma numerica, in cifre binarie, mediante la lettura di un nastro perforato o altro tipo di memoria (es. nastro magnetico). Per motivi di affidabilità il supporto più utilizzato era il nastro perforato a 8 canali che veniva letto passo passo o a blocchi con lettori di vari tipi; da quelli meccanici (mediante pistoncini a molla) ai fotoelettrici (fotocellule).
GNT 4604 lettore/perforatore di nastro (1982) Questa apparecchiatura ha le funzioni di perforazione dei dati relativi alle attività da svolgere in automatico e di lettura, mediante fotocellule, del nastro perforato per caricare il programma delle attività sul CN.
Nella foto si vede la testina di lettura in basso a destra; il perforatore si trova subito dopo la tastiera e più in alto si vede il contenitore degli scarti di perforazione. L’apparecchiatura ha due porte di comunicazione: DTE fra computer e terminali; DCE tramite modem.
frammento di un programma per CN perforato su nastro da 8 canali
I comandi impartiti dal CN mettono in funzione sensori, rilevatori di posizione (lineari o rotativi) posizionatori (es. servomotori di posizionamento) e generano lo spostamento degli assi, bloccaggi, cambi di velocità mandrino, avanzamento slitte, interventi di lubrificazione ecc.
I CN sono realizzati mediante l’impiego di circuiti di componenti statici come resistenze, diodi, transistori e gli stessi miniaturizzati e integrati (chip).
Modulo del CN SIMATIC G (1958) costituisce la prima generazione del sistema Simatic della società tedesca Siemens; segna il passaggio dai semplici elementi di commutazione come relè ed interruttori ai transistor al germanio.
Modulo del CN SIMATIC N (1964) Le schede sono composte da circuiti stampati e transistori al silicio, meno costosi di quelli al germanio e con operatività a temperature più elevate.
Modulo del CN SIMATIC C1 (1972) in questo CN, a differenza del Simatic N, vengono utilizzati i componenti integrati (chip).
Modulo del CN SIMATIC S3 (1973) controllore a memoria programmabile. Rispetto ai precedenti controllori l’S3 ha delle unità addizionali per la programmazione, si parla perciò di PLC – Programmable Logic Controller.
Nel 1979 viene superata la logica cablata dei CN passando al (CNC - Controllo Numerico Computerizzato). Nei CNC i movimenti e le funzioni delle macchine utensili sono diretti da un computer integrato nella macchina (CPU con apposite schede di I/O), in base ad un programma predefinito che elabora i segnali digitali e analogici provenienti dai sensori posti sulle macchine controllate e invia segnali di uscita agli attuatori che comandano il successivo funzionamento.
1979 - SIMATIC S5 100U - CPU 100
Nel 1995 viene introdotta la serie SIMATIC S7 che si caratterizza anche per l’utilizzo del bus di campo PROFIBUS e di IE–Industrial Ethernet con protocolli che forniscono determinismo e controllo in tempo reale.
1995 – SIMATIC S7 -300 - CPU 313
I computer PLC utilizzati per il controllo di processo CNC fanno parte dei cosiddetti Industrial Computer perché progettati per lavorare in ambienti industriali con polveri, alte temperature, umidità, vibrazioni ecc. In questa categoria ci sono anche i PC usati per scopi industriali come il portatile Siemens PG 730 utilizzato per creare, testare e documentare i programmi per il PLC SimaticS5. Il programma veniva scritto sul PG 730 con il software di programmazione STEP5 e trasferito sul SimaticS5 tramite cavo di collegamento.
Portatile industriale Siemens PG 730 con processore 80386 (1992)
Con questo termine si indica una qualsiasi tipologia di dispositivo hardware del computer che si interfaccia in input e/o output con l'unità di elaborazione centrale CPU, la quale sovraintende tutte le funzionalità del computer:
IL MOUSE inventato nel 1963 (ma di uso comune solo nei primi anni del 1980) è un dispositivo in grado di inviare un input ad un computer in modo tale che ad un suo movimento ne corrisponda uno analogo di un indicatore sullo schermo detto “puntatore”.
I primi due mouse da sinistra sono a sfera di movimento, come si vede meglio in quello aperto. Quello sulla destra è un mouse ottico(1980) dove il movimento e rilevato da un fotodiodo.
Il primo mouse prodotto dalla Microsoft detto “ Green Eyed Mouse” (1983) per i due bottoni verdi che lo caratterizzano. Questo mouse funzionava con una sfera di acciaio che, per una migliore funzionalità, nei mouse prodotti successivamente venne ricoperta di gomma.
LE STAMPANTI i primi sistemi di videoscrittura erano costituiti da un computer dedicato abbinato ad una stampante con tecnologia ad impatto già utilizzata per le macchine da scrivere (testine a sfera o a margherita). Nel 1970 si ha, ad opera della società Centronics (nome legato allo standard della porta parallela), l’introduzione della tecnologia a matrice di aghi.
Testine per macchie da scrivere: a margherita (1972), a sfera "golf ball" 16cps (1961)
Nelle stampanti ad aghi ogni carattere è riprodotto come un insieme di punti impressi sulla carta da aghi, che tramite un elettromagnete battono su un nastro inchiostrato. Il numero limitato di aghi (7 , 9) nei primi modelli produceva caratteri poco definiti, ma con l'introduzione da parte della società Epson di matrici a 24 e 36 aghi ci fu una svolta nella qualità, che divenne comparabile con la tecnologia ad impatto tradizionale, ma con in più la possibilità della stampa grafica.
testine per stampanti: da 14 e da 7 aghi (160 cps)
Nelle stampanti termiche la testina a matrice di punti viene surriscaldata e sfiorando la carta, preventivamente ricoperta da un’emulsione di colorante e reagente, genera la reazione che produce l’immagine. La stampa termica, inventata dalla società Texas Instruments nel 1965 trova oggi applicazione quasi esclusivamente nei registratori di cassa.
testina per stampa termica
Per ottenere una notevole velocità di stampa venne sviluppata la tecnologia laser (Xerox) in cui l’immagine da stampare è riportata da un laser su un cilindro di selenio che con la luce si carica di toner e riporta l’immagine sulla carta. La prima stampante laser commerciale da tavolo fu resa disponibile da Canon nel 1982.
Il primo modello commerciale di stampante inkjet fu disponibile invece solamente nel 1984. I caratteri e le immagini vengono tracciati da un getto di inchiostro "sparato" sulla carta da un dispositivo simile ad una microscopica pistola a spruzzo, il cui getto viene controllato da un campo elettrico.
testina inkjet con contenitore di inchiostro
HARD DISK o FIXED DISK (disco rigido o disco fisso) Il primo modello per personal computer è del 1980 (Seagate ST-506) con una capacità di 5 MB, diametro di 5,25 pollici e motore passo-passo che faceva scorrere avanti-indietro una barra sulla quale era fissata la testina di lettura-scrittura.
Hard disk Seagate ST 412 (1981) con motore passo-passo
Poi i progressi sono stati significativi; al motore passo-passo si è sostituito un motore lineare “voice coil” che genera un movimento radiale delle testine, ma il progresso più importante è nella capacità di memorizzazione, infatti su un dischetto di 3,5 pollici si possono ormai memorizzare diverse centinaia di GB.
Hard disk da 3,5 e 5,25”con motore voice coil
FLOPPY DISK (dischi flessibili) quelli con diametrro da 8 pollici nacquero nel 1967 per caricare i microcodici sull’IBM 370. Nel 1978 la dimensione si ridusse a 5,25 e nel 1981 la Sony produce il dischetto da 3,5 contenuto in una custodia di plastica rigida.
unità di lettura-scrittura floppy disk da 5,25” e 3,5"
La prima azienda ad incorporare un floppy disk in un personal computer fu l’Olivetti che nel 1975 presentò alla fiera di Hannover due personal: il P6060 con floppy da 8" e il P6040, con microprocessore 8080 e con floppy da 2,5” con il drive che si vede nell' immagine a fianco. Il dischetto (minidisk) da 2,5" era a singola faccia (inferiore) con capacità di 3000 caratteri (3kB), la registrazione avveniva in modo sequenziale su un’unica traccia a spirale fino al centro del disco come quella dei dischi in vinile.
unità di lettura-scrittura minidisk Olivetti da 2,5”
Minidisk Olivetti da 2,5", in materiale plastico “mylar”, con la sua custodia in cartoncino.. Sulla faccia superiore non registrabile c’è un numero identificativo perché non era possibile applicarvi etichette. Il tempo di lettura o scrittura completa del dischetto variava da 6 a 11,5 secondi.
Musicassette Molti home computer e mini degli anni settanta e ottanta hanno utilizzato la musicassetta (invenzione Philips 1963) come supporto per la registrazione dei dati, Le ragioni fondamentali di questa scelta tecnologica sono legate al basso costo del supporto e dei relativi dispositivi (al tempo già largamente diffusi).
unità di lettura-scrittura musicassette di un minicomputer Philips PTS 6000 (1978)
Cartridge (cartucce) in seguito vennero prodotte delle cartucce, specifiche per i computer, con maggiore capacità di registrazione e maggiore facilità di manipolazione. Le cartridge rimasero in uso per molto tempo sostituite nei primi anni novanta dai dischi ottici che le surclassarono per capacità di memorizzazione, praticità e costo di produzione.
unità di lettura-scrittura di cartridge
COMPACT DISK (CD o disco ottico) fu sviluppato da Philips e Sony nel 1984, per la memorizzazione di dati, immagini e suoni. Inizialmente la sua capacità era di 640 MB
Una delle prime unità CD-ROM che per il caricamento del CD richiedeva il suo inserimento in un apposito contenitore di plastica detto caddy, visibile a destra nella foto, che funzionava con un sistema analogo a quello dei floppy da 3,5”. Al centro dell’apparecchiatura si vede in nero il gruppo ottico a raggio laser.
FLASHDRIVE o PENDRIVE (chiavetta elettronica o chiavetta USB ) è una memoria di massa portatile di dimensioni molto contenute che si collega al computer mediante la comune porta USB. Nel 2018 erano disponibili sul mercato chiavette UBS da 2TB (TeraByte - due mila miliardi di byte) a prezzi non superiori a 20 euro.
SCANNER (1957) - scanner per immagini Lo scanner è una periferica in grado di acquisire con sensori ottici un’immagine, di interpretarla come un insieme di pixel, e quindi di restituirne la copia fotografica sotto forma di immagine digitale. Ci sono due tipi di scanner: i più vecchi erano a tamburo con tubi fotomoltiplicatori mentre quelli più recenti sono a letto piano costituiti da una matrice di fotodiodi.
blocco di lettura di uno scanner a tamburo. In primo piano si vede lo specchietto motorizzato per la scansione dell’immagine
Scanner a letto piano con barra di lettura e cinghia di trascinamento
LETTORI DI CODICI A BARRE (Bar Code) con utilizzo pratico dal 1974, possono essere di diversi tipi, fra questi ci sono gli scanner da impugnare e quelli a forma di penna. I lettori a forma di penna hanno una punta costituita da una fibra ottica e da un rubino artificiale, protetti all'esterno da un involucro di plastica o di acciaio antimagnetico.
penne per la lettura di codici a barre
LETTORE DI CARATTERI MAGNETICI l’uso dei caratteri magnetici ha origine negli USA per il riconoscimento degli assegni. Anche in Europa vengono usati per lo stesso motivo ma con un font diverso da quello USA. Si è adottato infatti il CMC-7 sviluppato dalla società francese Bull. Questi caratteri sono costituiti da 7 barrette verticali, vengono stampati con un inchiostro magnetico e vengono letti da una testina simile a quella dei registratori a nastro magnetico. I caratteri magnetici sono più leggibili, anche quando vi sono state sovrapposte altre stampe come, ad esempio, dei segni di annullamento.
testine di lettura caratteri CMC7
set dei caratteri CMC7
blocco di scrittura; a sinistra si vede la ruota con incisi i caratteri CMC7
RICONOSCIMENTO OTTICO DEI CARATTERI– OCR (optical character recognition) Nel 1965 le poste USA utilizzavano il sistema OCR per riconoscere automaticamente la destinazione delle missive mediante la lettura del codice postale. A differenza dei sistemi a barre, l’OCR ha il vantaggio di utilizzare una codifica riconoscibile sia dalla macchina che dall’uomo. Nei sistemi OCR la testina di lettura è composta da un sensore ottico sensibile alla luce che trasmette a un computer, in forma digitale, le immagini perché vengano trattate con un apposito software per il riconoscimento dei caratteri.
testina di lettura caratteri OCR
CARTE A MICRPROCESSORE (smart card) nel 1983 viene presentata, dalla società francese Bull, la prima carta a microprocessore, chiamata CP8 perché contenente un chip da 8 bit. La smart card è costituita da un supporto di plastica di dimensioni di una carta di credito nel quale sono incastonati un microchip e una memoria, che forniscono funzionalità di calcolo e memorizzazione, connessi ad un'interfaccia di collegamento a un computer che può essere una contattiera o un'antenna.
il primo lettore/registratore di smart card
LETTURA-SCRITTURA DI BANDA MAGNETICA La banda magnetica ha applicazioni nelle carte di credito, bancomat, codici fiscali e in altri sistemi di riconoscimento/autenticazione. I dati vengono letti facendo scorrere la banda magnetica, manualmente o in automatico, davanti a una testina di lettura, mentre per imprimerli viene applicato un campo magnetico in prossimità della banda.
Apparecchio a sola lettura con scorrimento badge manuale
apparecchio per lettura e scrittura con scorrimento badge motorizzato
I MODEM (MOdulator-DEModulator) Sono dei dispositivi elettronici di ricetrasmissione che convertono i segnali in uscita dal computer da digitale ad analogico e quelli che vengono dal doppino telefonico da analogico a digitale (modulazione e demodulazione numerica). Nascono negli anni 40 negli USA per trasmettere le immagini radar per scopi militari ma il primo modem digitale commercializzato è del 1958 prodotto da AT&T per il sistema di difesa aerea SAGE; si trattava del modem Digital Subset che trasmetteva a 110 baud (110 bit/sec., circa 13 caratteri al secondo). Nel 1962 l’ AT&T introduce per usi civili il Bell 103 Data Phone a 300 baud. Nel 1981 viene commercializzato lo Smartmodem Hayes con il suo set di comandi che diventeranno lo standard del settore per i PC; prima di allora modem diversi e PC diversi richiedevano differenti impostazioni dell’interfaccia per poter lavorare assieme.
Modem DATACONSYST LSI 48/V.27 bis-ter (1984) (prodotto da Codex USA dal 1979), velocità fino a 4800 bit/sec., dimensioni cm. 46x21x13, peso circa 6 kg., costo $ 4.585.
Minimodem dei primi anni ‘ 90, a sinistra si vedono le viti per fissare il doppino telefonico mentre a destra c’è il connettore da applicare al computer.
ACCOPPIATORE ACUSTICO (modem acustico). L’uso di questa apparecchiatura era necessario quando le compagnie telefoniche vietavano il collegamento diretto di qualsiasi apparecchio alla linea telefonica. E’ un dispositivo che consente la ricezione e la trasmissione dei dati mediante collegamento acustico alla linea telefonica. L’accoppiatore infatti è collegato tramite cavo RS232 al computer mentre il collegamento alla linea telefonica avviene appoggiando la cornetta del telefono sull’accoppiatore che converte i segnali elettrici in segnali acustici e viceversa.
Accoppiatore acustico (Acoustic Coupler) della ditta RS Components Ltd
Le memorie RAM ( Random Access Memory) sono memorie volatili perché hanno bisogno dell’alimentazione elettrica continua per mantenere memorizzate le informazioni. Queste memorie sono ad accesso casuale (random) che permette di accedere direttamente ad ogni indirizzo di memoria conoscendo riga e colonna che la intersecano; il tempo di accesso è indipendente dalla posizione della cella. Le RAM servono per memorizzare temporaneamente i dati su cui si sta lavorando. Sono differenti dalle memorie ROM (Read Only Memory) che non sono volatili, sono a sola lettura e servono per memorizzare le informazioni non modificabili usate ad esempio per avviare un computer.
Nel corso degli anni sono stati realizzati vari tipi di RAM con tecnologie sempre più performanti:
1963 – SRAM (StaticRAM) memoria veloce utilizzata per la cache memory (nella cache risiedendo i di volta in volta i dati più richiesti permettendo di velocizzare lo scambio dati tra CPU e Memoria Principale)
1968 - DRAM (DynamicRAM). Con questa tecnologia si ottiene una densità di bit memorizzati maggiore rispetto a una memoria SRAM, pertanto questa memoria è meno costosa ma è anche meno veloce e ha bisogno di refresh (riscrittura) costante per mantenere memorizzati i dati.
1997 - SDRAM (SynchronousDRAM) questa tecnologia permette la sincronizzazione con i tempi della CPU migliorando i tempi di lettura e scrittura..
2002 - DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) Con questa tecnologia viene raddoppiata la quantità dei dati trasferiti rispetto ad una SDRAM .
L’immagine sotto riportata mostra 4 DIMM, cioè moduli di memoria con un certo numero di chip delle RAM sopra descritte:
- SRAM, 256 KB - cache memory
- DRAM, 128 MB (20 chip)
- SDRAM, 128MB (4 chip)
- DDR SDRAM versione DDR400, 1 GB (16 chip)
Interessanti nelle apparecchiature per il trattamento dei dati sono i display, dispositivi per mostrare le informazioni. I primi display a larga diffusione furono quelli elettromeccanici a palette come i pannelli per visualizzare gli orari dei treni. Poi con l’elettronica si è passati a visualizzazioni sempre più complesse con gli schermi televisivi, i monitor per computer e i display dei telefonini. Qui di seguito esponiamo una breve storia dei display con immagini e relative spiegazioni:
Nel 1954, in aggiunta al display elettromeccanico, viene introdotto il display elettronico costituito dalle valvole NIXIE. Esse contengono una miscela di gas che forma un alone luminoso intorno agli elettrodi a forma di numero, in cui viene immessa la corrente elettrica.
scheda con valvola NIXIE (1954)
Negli anni settanta i display nixie vengono sostituiti dai display VFD (Vacuum Fluorescent Display) a 7 e 16 segmenti, in cui i caratteri vengono composti accendendo dei segmenti luminosi al fosforo sotto vuoto.
display VFD a 7 e 16 segmenti (1967) inseriti in contenitori di vetro sotto vuoto
Successivamente si hanno i display a LED (Light Emitting Diodes) costituiti da diodi a forma allungata a 7 e 16 segmenti.
display LED a 7 e 16 segmenti
Nei display LCD (Liquid Cristal Display) invece, la visualizzazione è basata sulle proprietà ottiche di particolari sostanze denominate cristalli liquidi. Inizialmente i cristalli che fungevano da filtro erano illuminati da lampade ad incandescenza poste dietro allo schermo: modalità trasmissiva DSM (Dynamic Scattering Mode). Questo sistema permetteva di vedere il display anche al buio ma a causa dell’elevato consumo di energia non era applicabile agli apparecchi a batteria; venne sostituito con quello a modalità riflettiva TN (Twisted Nematic) in cui si utilizza la luce presente nell’ambiente riflessa da uno specchio posto dietro allo schermo. La successiva evoluzione dei display LCD è la modalità transflettiva che unisce le caratteristiche migliori delle modalità trasmissiva e rifletteva.
display LCD (TN) su una calcolatrice