I microprocessori, l’inizio di tutto

Nessuna innovazione tecnologica ha mai avuto un impatto modificante come la microelettronica, che ha creato le basi di quanto oggi esiste, abilitando traguardi di cui non si conosce ancora il limite.

 Automazione integrata di Tecniche Nuove compie 50 anni, e in questo lungo periodo ha continuato ad aggiornare il mondo dell’industria spesso anticipandone le esigenze, approfondendo tematiche che nel tempo hanno trasformato le risorse concettuali e materiali alla base dei processi produttivi. Festeggiamo i nostri primi 50 anni con una nuova serie di articoli sulle tecnologie che più di altre sono state fonte di cambiamento e innovazione. Il primo articolo della serie è dedicato ai Microprocessori.

 Cosa sarebbe successo senza

Già, cosa sarebbe successo se non fossero arrivati i microprocessori? Praticamente non ci sarebbe nulla di quello che oggi conosciamo e cui siamo talmente abituati da non pensare neppure per un attimo al contenuto tecnologico di dispositivi, sistemi, oggetti che utilizziamo sul lavoro e nella vita di tutti i giorni. Oggi la parola d’ordine è “smart”, qualifica attribuita a tutto ciò che è innovativo, ma senza i microprocessori e le loro molteplici declinazioni, dai Microcomputer ai System on Chip, non si sarebbe resa disponibile l’intelligenza che qualsiasi oggetto industriale si dà per scontato debba mostrare. La società dell’informazione, nata con la terza rivoluzione industriale, non si sarebbe realizzata, per non parlare della digitalizzazione dei processi che ha lanciato i concetti di Smart Factory. Può sembrare melodrammatica questa esaltazione di un componente che alla fine sembra limitarsi a integrare una quantità pur impressionante di funzioni logiche, diversamente ottenibili solo con una moltitudine inaccettabile di componenti elettronici discreti. Risultato della miniaturizzazione dell’elettronica, si dirà, oppure normale evoluzione della scala di integrazione. Niente di tutto questo. L’impatto “disruptive” dei microprocessori è il risultato di altro.

Una contaminazione vincente

Un microprocessore, secondo una definizione oramai storica, è un componente a larga scala di integrazione (LSI, Large Scale Integration) le cui funzioni operative sono ottenute tramite l’elaborazione di una sequenza di istruzioni. Detto diversamente, la sua capacità di espressione funzionale, i controlli che è in grado di eseguire, la gestione dei flussi dati che può gestire, non prevede una definita e fissa impostazione, magari stabilita all’atto costruttivo, ma va di volta in volta decisa dal progettita “via software”, da cui, per la prima volta nella storia dell’elettronica, un componente general purpose, malleabile e adattabile a qualsiasi obiettivo progettuale. Ecco perchè l’impatto dei microprocessori è stato drammaticamente “disruptive”, perchè hanno rappresentato una contaminazione vincente del tutto nuova e inizialmente sconosciuta nei suoi effetti: l’integrazione tra hardware e software. Detto così con il senno di poi sembra banale, ma dobbiamo calarci nella realtà degli anni ’70 per capire cosa sia successo veramente.

La cultura elettronica scossa dalle fondamenta

La cultura elettronica che inizia a permeare quella che gli storici definiscono terza rivoluzione industriale si sviluppa a partire da un’invenzione, quella del transistor. Si sottolinea “invenzione”, perchè si è trattato della trasformazione  di un’idea in un dispositivo reale che ha portato a un progresso della società. Questo è avvenuto nel 1947 nei Bell Telephone Laboratories, dove tre scienziati, William Shockley, Walter Brattain e John Bardeen, cercando un’alternativa ai tubi a vuoto per amplificare i segnali sui circuiti telefonici, hanno realizzato quello che poi sarà chiamato transistor, abbreviazione di transfer resistance: i tre scienziati hanno poi ricevuto, per questa invenzione, il premio Nobel nel 1956. Il transistor ci ha dato il primo esempio di musica e notizie in mobilità nel 1954 con la radio (a transistor) alimentata a pile della Texas Instruments, ma soprattutto ci ha dato il concetto di “0” ed “1”, potendo funzionare da interruttore. Si riescono poi a impacchettare più transistor miniaturizzati nel silicio, e alla fine degli anni ’50 i primi circuiti integrati offrono ai progettisti delle funzioni logiche sempre più avanzate, ma fisse e tipiche di quel certo chip. La cultura elettronica si posiziona su queste risorse, non esiste ancora la microelettronica come la conosciamo. Nasce infatti ufficialmente nel 1970 con il microprocessore 4004 Intel, il primo della storia, seguito nel 1971 dal TMS1000 di Texas Instruments, dall’8008 Intel del 1972 e dal famoso 8080, sempre di Intel, nel 1973. Negli anni ’70 si consolidano riferimenti storici della microelettronica, cresce il numero di aziende che fiutano il mercato in espansione ed è in questi anni che si gettano le basi per altre inimmaginabili evoluzioni future: caso emblematico, quello del microprocessore MC6502 del 1975, poi adottato da Steve Jobs e Steve Wozniak nel primo PC Apple. Quindi tutto bene? Assolutamente no, perché i progettisti di elettronica subiscono un vero e proprio staniamento: se prima, con la componentistica tradizionale si chiedevano “cosa posso fare con questo chip (che ben conosco)”, ora si chiedono “ma cosa è?”. La cultura elettronica è veramente scossa dalle fondamenta.

Il software esce dai centri di calcolo

L’ambito di elezione del software erano i centri di calcolo, dove agivano i Large Mainframe, e le sedi di alcune grandi aziende dove erano presenti i Mini Computer, versione più compatta dei Large, ma sempre appartenenti a un mondo estraneo all’elettronica: esempio emblematico il PDP-8 della Digital Equipment Corporation, del 1965, estremamente costoso e basato su una logica diodo-transistor, con le dimensioni di un piccolo frigorifero. Ma il software serve, i microprocessori dovevano essere programmati, per di più in linguaggio Assembly o macchina, sequenze di 0 ed 1 con cui si codificavano le istruzioni. Inoltre tutti i microprocessori avevano un proprio linguaggio macchina, diversa architettura interna, diverso set di istruzioni. La necessità di comprensione dell’oggetto era poi accompagnata dalla necessità di scelta: quale microprocessore è meglio adatto alle mie applicazioni? Si può far risalire a questo momento storico una forte definizione di due criticità aziendali ancora oggi dibattute seppur ovviamente su altre tematiche: la carenza di competenze di fronte alle sfide imposte da nuove tecnologie, e la necessità di collaborazione tra competenze eterogenee, nello specifico tra chi faceva software e chi faceva hardware, dato che non esisteva ancora una figura professionale in grado di gestire contemporaneamente le due discipline.

Le prime startup

Oggi per startup si intende un’impresa con una forte dose di innovazione,  che si lancia sul mercato sull’onda di un’idea innovativa prevalentemente nel campo delle nuove tecnologie. Negli anni ’70 non c’erano le startup, ma piuttosto quelle che si autodefinivano “società di consulenza”, pur avendo le stesse caratteristiche di una startup odierna. Arriva la nuova tecnologia dei microprocessori, nessuno, o quasi, ne sa nulla, e allora piccoli gruppi di tecnici giovani e motivati investono in conoscenza, approfondiscono la materia e si propongono al mercato. Per molte piccole società il successo non è mancato, avendo soddisfatto un’esigenza forte: la progettazione microelettronica per aziende anche molto grandi, il cui management, conscio della lentezza delle proprie strutture, non aveva scelta se voleva entrare nel flusso di innovazione acquisendo il necessario know-how. Poi non c’erano le attuali spin-off, le imprese nate dalla valorizzazione della ricerca accademica, perchè anche le Università non erano attrezzate ad affrontare la sfida dei microprocessori. Nel periodo si manifesta un’intensa attività di formazione dedicata ai progettisti dell’industria, di cui sono protagoniste le società di consulenza che avevano avuto la lungimiranza di investire nel nuovo corso dell’elettronica. In tutto ciò si tenga conto di un fatto importante: non c’era ancora Internet. La prima versione (ARPANET) debutta nel 1969, seguita dal World Wide Web nel 1989, con accessibilità al pubblico solo nel 1993, per cui il flusso delle informazioni e delle conoscenze era ben diverso da come oggi lo conosciamo.

Conclusione

I microprocessori hanno innestato il software nell’elettronica, integrando un’intelligenza locale in dispositivi e sistemi, hanno anticipato le politiche aziendali di formazione continua e di collaborazione tra professionalità diverse, hanno permesso lo sviluppo di elevati livelli di know-how al di fuori delle grandi aziende, hanno reso possibile Internet. I microprocessori hanno reso possibile il futuro.

 

 

 

 

 

 

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