La storia dell'informatica

Gli anni '60 sono un punto focale nella storia dell'informatica; molti dei concetti-base dell'informatica di oggi nascono proprio in questo periodo, e sempre in questo periodo inizia quella spinta verso l'allargamento del mercato che porterà all'inizio degli anni '80 l'informatica a diventare "al dettaglio" e abbordabile a piccole aziende e singoli individui.

Immagine xii - Un particolare di un calcolatore della famiglia System/360 di IBM

Nella seconda metà degli anni '60 iniziarono o si svilupparono moltissimi progetti, linguaggi, concetti. Nel '64 nasce BASIC, uno dei primissimi "linguaggi didattici" che sarà banco di prova per moltissime "nuove leve" della programmazione, ed esce System/360, una linea di macchine di IBM che per la prima volta coniuga sia le esigenze degli utenti scientifici che quelle dell'utenza business; nel '65 esce il PDP-8, il primo vero minicomputer non più grande di un armadio, e inizia il lavoro su un progetto, denominato "Multics", sponsorizzato da ARPA (l'agenzia per i progetti avanzati, legata al Dipartimento della Difesa americano), per realizzare un sistema time-sharing standardinzzato (ovvero un insieme di software di supervisione, hardware e linee di comunicazione per l'uso comune), in collaborazione con IBM, Bell Labs., e il Massachuttes Institute of Technology. Nel '67 inizia la commercializzazione molto "spinta" dei sistemi a circuito integrato, segnando l'affermazione definitiva della terza generazione di macchine informatiche.

Sul fronte software, è nel '68 che scoppia una "bomba" che sarà destinata a rivoluzionare i metodi di programmazione, e cioé la lettera di E. Dijkstra pubblicata da Comunicazioni di ACM del marzo di quell'anno, dal titolo "GO TO Statement Considered Harmful" ("L'istruzione GO TO è da considerarsi pericolosa"). che condannava la programmazione non strutturata esemplificata nell'uso dell'istruzione "GO TO", l'istruzione di salto non condizionato, il cui uso sregolato (dovuto all'assenza della possibilità di creare una struttura nei programmi, isolando le porzioni di codice accumunate da uno stesso scopo o utili per più programmi) portava come conseguenza la creazione di codice di difficilissima comprensione e manutenzione.

La discussione innescata dalla lettera di Dijkstra porterà alla progettazione di linguaggi come Pascal (creato da Niklaus Wirth all'Università Politecnica di Zurigo come linguaggio didattico e poi divenuto diffuso anche in ambienti "produttivi" specialmente dalla fine degli anni '70), e il C, linguaggio creato nell'ambito del progetto Unix, iniziato da Bell Labs.; un tale progetto nacque a causa del ritiro di Bell dal progetto Multics, che oramai pochissimi credevano sarebbe stato realizzato nei tempi previsti, e concentrava i propri sforzi più sulla gestione della macchina da parte di ciascun utente che sul controllo del lavoro di ognuno di essi, da cui il nome.

Nel '69 ARPA, dalle ceneri del progetto Multics e di altri progetti ad esso collegati, inizia la costruzione e la progettazione di ARPAnet, una rete che collegasse tra loro più centri militari prima, e di ricerca poi; la struttura di ARPAnet, che sarà simile a quella che poi sarà di Internet, è fatta in modo tale da consentire all'intera rete rimanente di funzionare e comunicare anche nel caso cadano uno o più nodi (utile in caso un attacco nucleare sovietico che distruggesse una o più intere città).

Immagine xiii - Un PDP-8 di Digital Equipment Corp.; la serie PDP è stata una tra le più tecnologicamente avanzate del suo periodo.

Agli albori degli anni '70 abbiamo dunque un mercato molto vario: i computer, specialmente i minicomputer, si stanno diffondendo velocemente anche fuori dai centri di calcolo, nelle aziende di medie dimensioni. Il mercato dei grandi e medi ("mini") computer negli anni '70 entra in una situazione di equilibrio; il sistema operativo più diffuso è VMS, il sistema operativo dei DEC, che viene per" sostituito rapidamente da Unix alla sua uscita. A questo punt" per" si hanno due spinte all'espansione del mercato: una, onnipresente, dall'alto delle grandi aziende e dai centri di ricerca (specialmente universitari) che continuano a spingere l'innovazione tecnologica e delle metodologie dello sviluppo; un'altra, dal "basso", ovvero dagli utenti dei computer, come si vedrà.

Siamo dunque arrivati ad un punto di svolta nella storia dei computer. Negli anni '60 si realizza un cambiamento epocale: i computer non lavorano più a lotti di informazioni, bensi sono interattivi; non eseguono più un solo programma ma molti; sono anche in grado, da poco, di comunicare tra loro attraverso reti come ARPAnet. Ma non sono cambiati solo i computer.

I primi utenti erano principalmente società, centri di calcolo, professori delle università; ma, specialmente con l'uscita dei PDP di Digital Equipment Corp., e con la creazione dei curricola universitari relativi allo studio dell'informatica, un numero sempre maggiore di studenti inizi" a "toccare con mano" e sperimentare le apparecchiature, le teorie e gli strumenti dell'informatica. Le aziende, i gruppi di ricerca e le università smetteranno a poco a poco di essere i soli a fornire la domanda al mercato informatico; piano piano, l'attenzione si sposta più sulle piccole aziende e sulle singole persone. Ma andiamo con ordine.

Immagine xiv - Fotografia di un Intel 4004. Evidenziata dalla freccia, la "firma" di Federico Faggin.

Nel 1971 Intel, una società fondata da Gordon Moore e da altri transfughi di Fairchild Semiconductors, stupisce l'ambiente informatico producendo, in una joint venture con la giapponese Busicom, il primo microprocessore commerciale, ovvero un circuito integrato a larga scala di integrazione (LSI, ovvero con un elevato numero di microcomponenti) in grado di fare, da sé, tutto quello che era fatto dai complessi circuiti dell'unità di governo, ovvero quella parte dei normali computer che interpreta le istruzioni Ð il "cervello" di un computer, se vogliamo. Il 4004 fu progettato da Federico Faggin, un italiano che lavorava appunto per Intel, e fu protetto con due brevetti che a tutt'oggi appartengono ancora alla società. L'invenzione del microprocessore fu di importanza enorme, quanto la prima introduzione del transistor, ed ebbe effetti simili: riduzione dei costi di fabbricazione e dello spazio occupato da un singolo computer.

Molte altre poi sono le cose che accadono in questo periodo, non per" invenzioni (o almeno non invenzioni della stessa portata del microprocessore), quanto più innovazioni. Prima di tutto abbiamo un fiorire di idee e implementazioni di linguaggi strutturati; tra quelli destinati a durare ricordiamo i già citati Pascal, inventato dal professor Niklaus Wirth del Politecnico di Zurigo (lo stesso che pubblic" su Comunicazioni di ACM la lettera di Dijkstra) e C, sviluppato nell'ambito del progetto Unix di Bell da Ritchie e Thompson. Secondariamente, nel '73 Donald Knuth inizia a scrivere i "libri dell'Arte della Programmazione"; ne scriverà tre che saranno considerati "bibbie", contenenti molti degli algoritmi-base della programmazione e gli elementi di base di quella che è possibile considerare la progettazione del software, elemento inedito nell'ambito informatico ma che divenne presto di grandissima rilevanza.

Immagine xv - Il nastro su cui è registrato il primissimo compilatore Pascal.

Si deve considerare che, durante l'ultima parte degli '60 e l'inizio degli anni '70, era andata aumentando la domanda per i microcomputer, specialmente tra gli amanti di elettronica non professionisti e gli studenti di elettronica e informatica; questi computer all'epoca erano venduti sotto forma di kit da montare (o già montati con un certo sovrapprezzo) e, pur possedendo una frazione infinitesima della capacità di calcolo di un minicomputer dell'epoca, questi "microcomputer" riuscirono a conquistarsi un mercato, consentendo così alle aziende produttrici da una parte di "uscire allo scoperto", trasformando quello che alla fine dei conti era un lavoro artigianale in uno prettamente più industriale (solo nel 1974 si avrà il primo "personal computer" pubblicizzato formalmente, lo Scelbi) e dall'altra di aumentare sempre più le capacità dei propri prodotti.

La "rivoluzione" inizia nel 1975, quando una società, MITS, che aveva iniziato producendo componenti per razzi ma si era poi specializzata nella produzione di kit di assemblaggio per computer "amatoriali", propone Altair 8800, un vero e proprio computer digitale con processore Intel 8080 (che, ironia della sorte, Intel aveva progettato principalmente come sistema di controllo per singoli semafori: ancora non credeva nell'uso del microprocessore come cuore di un "vero" computer). Il computer non era certo il massimo, con i suoi 256 byte di memoria volatile (256 caratteri, l'equivalente di un singolo paragrafo di un libro, una quantità di memoria risibile già allora), la completa assenza di qualsivoglia interfaccia a parte una serie di luci e interruttori sulla parte frontale della scatola, e la progettazione non particolarmente attenta (il "bus" non era altro che il prolungamento dei pin dell'8080, e non era stata posta alcuna cura relativamente all'isolamento di linee con voltaggi diversi, con la conseguenza non felice che l'Altair andava spesso in corto circuito); ma vuoi per il prezzo contenuto, vuoi per l'eccitazione di parecchi semplici appassionati che non avevano mai potuto provare "dal vivo" un computer, la richiesta fu enorme. Il giorno dell'annuncio, avvenuto con la pubblicazione di un articolo sulla rivista Popular Electronics, MITS ricevette tanti ordini quanti erano stati previsti per un intero mese. L'Altair fu il primo vero personal computer di massa.

Immagine xvi - Fotografia di un MITS Altair 8800

Sei mesi dopo la concorrenza si fece agguerrita. Un computer concorrente, l'IMSAI 8080, fu introdotto, già fornito di tastiera, schermo e unità per floppy disk (che erano diventati un componente acquistabile a parte per l'Altair). Su entrambi poteva "girare" il sistema operativo CP/M, creato l'anno precedente da Gary Kildall. Il presidente di MITS, Ed Roberts, decise di combattere la concorrenza con armi meramente commerciali anziché migliorare il prodotto-Altair, una scelta che ebbe conseguenze disastrose per la sua società.

Sempre in questo periodo, Roberts fu contattato da due programmatori dell'area di Boston, William "Bill" Gates e Paul Allen, che gli proposero di vendere il loro interprete BASIC per Altair. Dopo alcune disavventure, Roberts e Gates si accordarono perchè Gates scrivesse (non era infatti ancora pronto alcun BASIC per l'Altair!) l'interprete BASIC, che venne scritto in meno di un mese su un PDP-10 che, grazie a un programma scritto dai due, emulava un 8080. Non appena l'interprete BASIC fu pronto e apparentemente funzionante, Allen vol" a Albuquerque con un nastro di carta nella valigia contenente quello che oggi è l'equivalente di una "copia interna di sviluppo", assolutamente non sottoposta a alcun genere di test. Per loro fortuna, l'interprete funzion" senza intoppi, e, una volta raggiunto da Gates, fond" la "Micro-Soft", che divenne più tardi "Microsoft". é possibile affermare che, in un mondo dove ogni utente che comprava un computer doveva scrivere i propri programmi, Bill Gates cre", dal niente, il mercato del software.

Nel frattempo, anche IBM provava a entrare nel neonato mercato, proponendo il suo primo "personal computer", un computer di dimensioni abbastanza compatte (ma più grande dei microcomputer), dotato di mouse e tastiera e mirato al mondo delle scuole e dell'istruzione; ma il computer, che costava più di 5000 dollari, fu giudicato da molti come una spesa eccessiva e inutile, e non ebbe successo.

Immagine xvii - Un computer Xerox con software "Star", il successore dello Xerox Alto.

Un altro evento di eccezionale rilievo è la creazione del Centro Ricerche di Xerox a Palo Alto (che diverrà poi universalmente noto con la sola sigla, PARC, Palo Alto Research Center). Il PARC fu fondato da Xerox nel 1970 per portare la società a un livello competitivo nel mercato dei personal computer, e per farlo decise di assumere non solo tecnici e ingegneri, ma anche antropologi e filosofi, attirandoli con un'offerta molto allettante: dieci anni di finanziamenti "al buio" per qualsiasi progetto avessero voluto portare avanti. Gli scienziati del PARC sono responsabili, come vedremo, di gran parte delle tecnologie informatiche odierne nel campo del personal computing, tanto che già nel 1972 i progettisti del PARC avevano progettato lo Xerox Alto, un minicomputer che, primo in assoluto, utilizzava un'interfaccia grafica con la metafora della "scrivania" e con funzionalità WYSIWYG, ("what you see is what you get", ci" che vedi è ci" che ottieni), concetti alla base della stragrande maggioranza del software odierno. Sempre al PARC, da un'idea di Robert Metcalfe, nasce Ethernet e il concetto di "rete locale", LAN, contrapposto al concetto di "rete geografica" (WAN) già introdotto da ARPAnet. Metcalfe lascerà più tardi il PARC e fonderà una società, 3Com, appositamente per commercializzare le proprie soluzioni Ethernet.

Per comprendere quello che successe poi è necessario fare un breve "passo indietro". Il mondo dell'utenza informatica dell'epoca èra formato sia dal nucleo originario (grandi aziende e università), che da studenti e entusiasti, che avevano avuto un primo contatto con l'informatica nelle università o attraverso il primo "assalto" dei microcomputer. Specialmente attorno alle università più grandi, gruppi di persone con la passione per l'informatica, che avevano accesso al costoso equipaggiamento informatico degli atenei (per i più fortunati anche l'accesso ARPAnet, come al Massachuttes Institute of Technology) formano i nuclei della prima "comunità hacker". Nascono vere e proprie "icone" della "sottocultura hacker", come ad esempio il Jargon File, una lista di lemmi legati al "gergo" hacker tra le cui pagine (oggi web: il Jargon File, aggiornato tutt'oggi, si pu" trovare a http://catb.org/~esr/jargon/) è possibile trovare moltissime informazioni sulla nascita e l'origine della "comunità", dell'"etica hacker".

Immagine xviii - Un Apple I parzialmente assemblato.

Ma torniamo al resoconto dei fatti. Nel '75, Steve Wozniak e Steve Jobs avevano lasciato gli studi da poco tempo; entrambi frequentavano l'"Homebrew Computer Club", un'associazione con sede a Palo Alto. Wozniak era un genio dell'elettronica, e aveva progettato un computer di fattura notevole, privo dei difetti dell'Altair: oltre a una progettazione migliore della piastra madre, possedeva una tastiera e uno schermo, che l'Altair all'epoca non aveva ancora; ancora meglio, possedeva una ROM nella quale erano inserite alcune istruzioni che consentivano al computer di pilotare lo schermo e la tastiera e che erano eseguite a ogni avvio del computer; nell'Altair, queste istruzioni dovevano essere inserite manualmente a ogni accensione del computer. Il processore era un MOS 6502, dal costo di soli venticinque dollari al pezzo (contro i 179 dollari dell'8080), per il quale Wozniak aveva scritto un interprete BASIC. Il computer aveva 8 kilobyte di RAM, metà delle quali veniva occupata, quando inserito, dall'interprete BASIC, lasciando ai programmi poco meno di 4 kilobyte.

Wozniak mostrava il prototipo a ogni riunione bisettimanale del Computer Club. Jobs, che conosceva Wozniak (insieme avevano progettato il cabinato e l'hardware per il videogioco "Breakout", della neonata casa produttrice Atari), lo aiut" prima con l'estetica e con alcuni dettagli della progettazione, poi gli propose di produrre il computer in serie. Insieme fondarono una società, Apple Computer Co., il 1 Aprile '76, e, insieme ai loro pochi dipendenti, assemblarono i primi Apple I nel garage dei genitori di Jobs. L'Apple I fu un ottimo successo commerciale, specialmente dopo che Wozniak introdusse un'interfaccia per caricare i programmi da registratori a cassette (anziché immetterli in memoria tramite la tastiera, come era necessario fare altrimenti). L'Apple I fu il primo microcomputer che fosse sufficientemente semplice utilizzare anche senza alcuna conoscenza elettronica, e uno dei meglio progettati della sua epoca; nonostante ci", il mercato per un computer del genere era abbastanza ristretto, limitato solo ad appassionati di elettronica e di informatica.

Immagine xix - Un Apple II con lettore di dischetti

Nemmeno Wozniak era completamente soddisfatto del livello raggiunto dall'Apple I. Già durante la sua commercializzazione aveva iniziato a introdurre nell'interprete BASIC comandi (ad esempio per la grafica su schermo o l'uso del colore) che erano per" delle "no-op", ovvero non avevano alcun effetto. Nel '77 Apple Computer inizi" la produzione in serie dell'Apple II, che includeva (o avrebbe incluso nei suoi aggiornamenti successivi) capacità grafiche, colore, suono, l'interprete BASIC scritto da Wozniak direttamente all'interno della ROM di avvio (che finalmente eseguiva anche quelle istruzioni avanzate inserite già nell'Apple I) e la possibilità di uso di cassette o dischetti da 5 pollici e un quarto, per i quali Wozniak aveva progettato le unità disco. L'Apple II e i modelli aggiornati di questo computer furono un gigantesco successo commerciale, specialmente dopo che Dan Bricklin e Bob Frankston ebbero realizzato VisiCalc, il primo foglio di calcolo elettronico della storia, proprio per questa piattaforma, allargandone il mercato (formato da utenti che lo usavano come console di gioco e da appassionati) anche al mondo business, rendendolo non più solo un giocattolo ma anche un utile strumento di lavoro. Molti indicano l'Apple II come il primo home computer, ovvero il primo di una serie di computer venduti nel corso dei tardi anni '70 e fino alla fine degli anni '80, il cui mercato non era più quello delle grandi società, ma quello dei singoli individui, famiglie, piccole società: l'ultimo allargamento del mercato informatico che ormai poteva raggiungere potenzialmente chiunque.

Di questi anni sono anche i primi negozi di informatica al dettaglio e le prime fiere informatiche (ad esempio l'Apple II venne presentato alla primissima West Coast Computer Faire, a San Francisco). I primi anni '80 videro il fiorire di un mercato che vide tra gli altri protagonisti, insieme a Apple, anche Atari, Commodore, Amiga, Sinclair, e che rimarrà tale fino alla "discesa" dei PC di IBM e al "secondo" avvento (dopo gli esperimenti di Xerox) dell'interfaccia utente grafica con l'Apple Macintosh. Ma questo lo si vedrà in seguito.

Gli anni '70 non sono segnati solamente dall'avvento degli home computer; sono questi anni in cui fioriscono nuove idee, alcune di queste veramente rivoluzionarie. Ad esempio, nel 1970 viene pubblicato un articolo di Edward Codd che introduce il concetto di modello relazionale dei dati, che è alla base dei moderni database e contribuirà alla quasi scomparsa dei database precedenti, basati su modelli gerarchici e reticolari dei dati. Sempre in questo periodo nasce Cray Research, fondata dal progettista Seymour Cray; in precedenza costui aveva lavorato per CDC, per la quale aveva realizzato i computer della serie 6600 (i primi calcolatori ad essere utilizzati per l'elaborazione delle previsioni del tempo, notoriamente complessa e esigente in termini di capacità di calcolo), e della serie 7600, la prima serie di calcolatori paralleli. La Cray Research in quest'anno commercializz" il Cray-1, il primo supercomputer.

I supercomputer sono una "nicchia" del mercato informatico che identifica singoli computer dotati di capacità di calcolo e memorizzazione molte volte maggiori di quelle di cui sono dotati i sistemi commerciali, e dunque proprio per questo in grado di risolvere problemi che richiedono calcoli estremamente complessi in un tempo ragionevole; generalmente si ritrovano problemi del genere nella meteorologia, nella progettazione di sistemi meccanici complessi come automobili e aerei, dove il computer pu" sostituirsi parzialmente alla galleria del vento simulando il comportamento dell'aria, oppure analisi biologiche, come il calcolo del comportamento delle proteine o il lavoro di decodifica dei genomi, che aiutano immensamente la ricerca genetica e farmacologica. Sempre ad esempio, al momento in cui scrivo, il computer più potente del mondo è l'Earth Simulator, un sistema costruito da NEC e IBM e dedicato esclusivamente a calcoli relativi alla meteorologia e alle previsioni sismiche.

Immagine xx - Il supercomputer Cray-1

A differenza dei supercomputer moderni, che sono generalmente "pezzi unici" destinati a usi particolari, il Cray-1 era un supercomputer "generico". Includeva elementi appositamente progettati per ridurre i tempi morti e velocizzare le operazioni di calcolo: ad esempio, nessun cavo era più lungo di quattro piedi (1,2 m) per ridurre il tempo di passaggio dei dati da un elemento all'altro del sistema; i processori furono per la prima volta processori vettoriali, ovvero in grado di eseguire in un solo passaggio una stessa operazione su un gruppo (vettore) di numeri, in modo tale da rendere l'operazione più rapida (questo concetto è arrivato solo molto di recente nei processori per personal computer, dove viene indicato con la sigla SIMD, Single Instruction Multiple Data, istruzione singola ma molteplici dati). In un periodo nel quale si parlava principalmente di kilohertz, il Cray-1 arrivava a 80MHz, in grado di toccare, in condizioni particolari, i 240 milioni di calcoli al secondo (uno per ciclo di clock in ciascuno dei tre circuiti di calcolo separati che possedeva).