Prima dei microprocessori (3) - Vintage computer technologies (before micros - 3)

Principali novità (dal 1.1.2020): unknown computer card with Valvo OC71 transistors, Burroughs B7800 card, Honeywell 6180 wirewrapped card, Amdahl card with Fujitsu gate arrays, Nixdorf 8860 CPU, Nixdorf 8870 CPU, unknown discrete logic modules in ruggedized package

Coppia di schede provenienti da un calcolatore britannico di seconda generazione, l'ICT 1301 (questi esemplari sono del 1964), con diodi e transistor Mullard e GEC al Germanio. Il 1301 venne annunciato nel 1960 ed è stato uno dei primi elaboratori elettronici europei prodotti su larga scala: in tutto ne sono stati venduti circa 200 esemplari, alcuni dei quali sono rimasti in uso fino alla fine degli anni Settanta. Questo calcolatore ha la particolarità di utilizzare circuiti aritmetici a base decimale anziché binaria, e di eseguire direttamente in hardware i calcoli inerenti la valuta e le sue frazioni. Il 1301 lavora su parole (word) da 48 bit; la CPU del 1301 funziona con un clock di 1 MHz ed è organizzata in modo seriale/parallelo nel senso che i dati a 48 bit sono elaborati sequenzialmente in blocchi di 4 bit ciascuno. In questo modo una singola operazione di addizione richiede 21 cicli di clock, una moltiplicazione 170. L'elettronica del 1301 è formata in totale circa 4.000 schede simili a queste due, contenenti prevalentemente diodi Mullard OA5 e transistor GET-872.

Vedi: https://en.wikipedia.org/wiki/ICT_1301; http://ict1301.co.uk/1301ccsx.htm (progetto di recupero di un ICT 1301)

Schede con transistor al Germanio Valvo OC71, datate 1958 e fabbricate forse in Gernania. E' possibile che provengano da un qualche modello di computer o calcolatrice elettronica dell'epoca.

Alcuni moduli logici a componenti discreti, presumibilmente degli anni Sessanta, immersi in resina epossidica. La costruzione fa pensare a componenti per uso militare, ma sono di difficile identificazione.

Schede di calcolatore elettronico Olivetti ELEA 4001 (1965/66), una macchina di seconda generazione di medie dimensioni derivata dal progetto tutto italiano dell'ELEA 9001 e commercializzata anche da General Electric con il nome di Serie 4-100 dopo la cessione a tale società della Divisione Elettronica di Olivetti avvenuta nel corso del 1965. Di questa serie, particolare successo ha avuto il modello 4-115 venduto da General Electric con la denominazione GE-115 e dalla francese Bull come Gamma 115.

Vedi: http://hmr.di.unipi.it/HMR/HMR-Olivetti.pdf; http://nid.dimi.uniud.it/computing_history/papers/filippazzi_08.pdf. 

Vedi: https://www.progettohmr.it/Documenti/HMR_2012i_GC-AnniVel.pdf. 

Coppia di schede provenienti da un minicomputer Honeywell 316 o H-316 (1969), una macchina a 16 bit a circuiti integrati che faceva parte della famiglia Honeywell Series-16, versione più economica del modello 516 a sua volta derivato dal precedente progetto DDP-116 della Computer Control Company (1964). Il 316 è storicamente significativo in quanto è la macchina sulla quale è stato sviluppato il linguaggio di programmazione FORTH e inoltre è stato utilizzato come IMP/Interface Message Processor nella rete ARPANET, precursore di Internet, e anche nello sviluppo della britannica NPL Network, una pionieristica architettura di rete locale è stato implementato per la prima volta il concetto di Packet Switching. La CPU del 316 è implementata con logica DTL a bassa scala di integrazione, e impiega circuiti integrati a montaggio superficiale (una tecnologia decisamente avanza per l'epoca vista la classe di prezzo della macchina). Inoltre il 316 è storicamente il primo computer su cui è stato dimostrata e poi commercializzata una memoria RAM interamente a semiconduttori in sostituzione dell'originale a nuclei magnetici (1970). Ha avuto notevole successo come computer di controllo di processo ed in alcune applicazioni di questo tipo è rimasto in servizio fino alla fine degli anni Novanta. 

Vedi: https://en.wikiversity.org/wiki/Honeywell_316_(computer); http://s3data.computerhistory.org/brochures/honeywell.h316.1965.102646157.pdf; http://h316.org/gallery/kirchhoff1/. 

Vedi: https://t-lcarchive.org/honeywell-316/.    

Prototipo di PROM (del tipo a maschera) Raytheon, inizio anni Settanta, con un particolare package in resina: in sostanza, è l'adattamento di un package miniaturizzato per montaggio superficiale al formato DIP a 24 piedini.

Scheda del 1974 con integrati TTL.

Scheda (con ospite che è un autentico "bug") proveniente dal controller della cache di un mainframe Burroughs B4800 (1977), contenente integrati logici TTL a bassa scala di integrazione. Una particolarità di queste macchine, classificate dal produttore come "sistemi di media capacità," -famiglia nata  nel 1966 con il Burroughs B2500 e proseguita fino alla fine degli anni Ottanta con gli Unisys V300/V500- erano gli indirizzi di memoria espressi in base 10. In realtà l'intera architettura interna della macchina era concepita ed ottimizzata per l'esecuzione di programmi commerciali scritti in linguaggio COBOL.

Vedi: https://en.wikipedia.org/wiki/Burroughs_Medium_Systems. 

Scheda proveniente dalla CPU di un mainframe Burroughs B7800 (1978), versione più potente e veloce del B6800 interamente realizzata con integrati TTL e IIL a bassa scala d'integrazione. Le schede di questa macchina sono caratteristiche in quanto realizzate in parte con ordinario circuito stampato ed in parte mediante connessioni punto a punto (wire-wrap).

Vedi: http://users.monash.edu.au/~ralphk/burroughs.html, http://www.picklesnet.com/burroughs/gallery/bpgcomponents.htm. 

Vedi: https://www.reddit.com/r/vintagecomputing/comments/amxpq9/burroughs_b7800_processors_in_system_test_around/, http://www.vintagecomputer.net/burroughs/B7800/. 

Scheda (prototipo?) per mainframe Honeywell 6180, macchina GCOS degli anni Settanta (vedi: https://gunkies.org/wiki/Honeywell_6000_series), realizzata con tecnica wire-wrap.

Retro della scheda Honeywell nell'immagine precedente.

Scheda di memoria RAM proveniente da un minicomputer Honeywell/Bull Serie 200 modello 2000 (H-200 2000), 1972, che poteva essere montata anche in altre macchine della stessa famiglia e sostituire così le preesistenti e più lente memorie a nuclei. Utilizza DRAM Intel P1103: questa memoria, fabbricata a partire dal 1970 e prodotta in grandi quantità a partire dall'anno successivo, dopo una revisione del processo, storicamente rappresenta la prima DRAM commercialmente disponibile ed è uno dei dispositivi di grande successo che negli anni Settanta hanno fatto la fortuna di Intel. Curiosamente impiega una cella a 3 transistor del medesimo tipo di quella sviluppata proprio nei laboratori Honeywell alla fine del 1969. La 1103 venne soprannominata "Core Killer" in quanto segnò il declino delle memorie a nuclei, andando rapidamente a rimpiazzarle come dimostrato da questa scheda che è proprio un sostituto di memoria a nuclei con un guadagno di capacità di 2:1.

Questa scheda di grandi dimensioni, circa 40 per 40 centimetri (si tratta in realtà di una coppia di schede sovrapposte e collegate dai connettori visibili sulla parte destra), apparteneva alla CPU di un minicomputer della famiglia Honeywell-Bull DPS (1983). Contiene 16 ALU TTL 74181 a 4 bit più un gran numero di integrati logici TTL della Serie 74. E' un ottimo esempio della tecnologia "anni Settanta" di fabbricazione dei minicomputer, basata sull'impiego di circuiti standard a medio/basso livello di integrazione e sull'impiego di software di progettazione logica. L'ALU bitslice 74181  è stata utilizzata in moltissime macchine dell'epoca e viene in genere considerata una sorta di scalino evolutivo intermedio tra gli integrati logici elementari degli anni Sessanta ed i primi microprocessori, o i bitslice più complessi quali il famoso AMD Am2901/2903. Questo componente, introdotto da Texas Instruments nel 1969, è in grado di eseguire le operazioni di somma, sottrazione e decremento binarie con o senza riporto oltre alle classiche funzioni AND/NAND, OR/NOR, OR esclusivo e shifting (scorrimento). Sono in totale disponibili 16 diverse operazioni aritmetiche ed altrettante logiche su coppie di dati binari a 4 bit, con output anch'esso a 4 bit più l'eventuale riporto (carry). L'ALU 74181 originaria era capace di eseguire tutte queste operazioni in un tempo medio di 22 nanosecondi; le successive versioni S ed F arrivavano invece, rispettivamente, ad 11 e soli 7 nanosecondi. Considerando i ritardi di propagazione, una cascata di 16 ALU 74S181 con 5 look-ahead carry generator 74S182 era in grado di sommare due numeri a 64 bit in circa 30 nanosecondi, una prestazione assolutamente notevole ancora negli anni Ottanta e molto superiore a quelle dei primi microprocessori a 8 e 16 bit. Importanti esempi di calcolatori le cui CPU si basavano su ALU 74181 sono il Data General NOVA, il DEC PDP-11, lo Xerox Alto, il Wang 2200, il Texas Instruments TI-990.

CPU di minicomputer Honeywell-Bull DPS-6 (1983), con ALU bitslice AMD Am2901. L'Am2901 è stata una tra le più note ALU bitslice a 4 bit, raggiungendo una popolarità pari se non superiore a quella della 74181 (vedi sopra) e venendo impiegata in moltissime architetture di minicomputer degli anni Ottanta. Il progetto del DPS-6 nacque nel 1973 allorché Honeywell decise di rivedere la propria strategia di mercato concentrandosi maggiormente sul settore dei minicomputer e, dal punto di vista tecnologico, sugli integrati MSI/LSI (ALU bitslice, memorie). Fino a quel momento infatti, come d'altra parte la IBM, Honeywell aveva puntato soprattutto sui grandi e costosi calcolatori (mainframe) realizzati con integrati TTL ed ECL a bassa scala di integrazione. Il sempre maggiore diffondersi dell'informatizzazione negli uffici, nelle attività commerciali e nelle piccole e piccolissime imprese la spinse a creare una macchina a 16 bit relativamente economica ma potente, espandibile e dotata di una famiglia di periferiche tali da poter essere utilizzata sia come calcolatore "business oriented" (ovvero per applicazioni di contabilità, database e simili) che nel controllo di processo. L'obiettivo era anche quello di creare una macchina la cui CPU potesse essere contenuta in una o al massimo 2 schede, di dimensioni tali da consentirne la fabbricazione anche negli stabilimenti europei in Francia ed in Italia. Il progetto, noto inizialmente con la sigla NML (New Minicomputer Line) venne commercializzato in America a partire dal 1975 quale parte della più vasta Serie 60; nei Paesi europei queste macchine sono note come "Level-6" e sono state prodotte per molti anni in diverse versioni, dal più piccolo Modello 200 fino al potente Modello 600 funzionante in time-sharing. I Level-6 venduti in Europa venivano fabbricati negli stabilimenti Honeywell-Bull di Angers in Francia (dal 1981 in quelli, sempre francesi, di Joué-les-Tours). Nel 1982 la serie Level-6 venne riorganizzata e denominata DPS-6, nome con cui venne in seguito commercializzata da Bull a partire dal 1983. In Italia questi calcolatori hanno avuto notevole diffusione, ad esempio nelle banche e nelle piccole/medie aziende. La maggior parte di essi è stata sostituita negli anni Novanta con i più moderni sistemi Bull basati su processori Motorola 68K e sistema operativo Unix, che mantenevano tuttavia la compatibilità con la vasta base di software sviluppato per la piattaforma Honeywell GCOS. Un tipico "mini" DPS-6 contiene una CPU formata dalle due schede visibili qui (3 in realtà, nel senso che una è una daughter-board), una scheda di memoria con 1-4 moduli di capacità variabile tra 32 e 128 KB (256 nei modelli più recenti), un controller di dischi ed un processore di I/O per il collegamento di terminali seriali. Alcune macchine sono equipaggiate con un Commercial Instruction Processor o CIP, una sorta di coprocessore dedicato all'accelerazione hardware dei programmi COBOL. Esistono anche due modelli di FPU, di cui uno in standard IEEE-754, che tuttavia hanno avuto poco successo (non ne ho mai visto uno installato). I DPS-6 avevano la fama di essere robusti, ed in effetti erano costruiti con cura e senza economia, nonostante il prezzo medio non elevato per l'epoca, ma portati a bloccarsi in caso di errori software, costringendo al riavvio della macchina.

Vedi: http://www.feb-patrimoine.com/projet/gcos6/gcos6.htm. 

Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/General_Comprehensive_Operating_System. 

Anche: http://www.ricomputermuseum.org/Home/equipment/honeywellultimate-level-6; http://www.teigland.de/19.html.

Una delle schede che costituiscono la CPU di un mainframe Honeywell/Bull DPS-7 (la scheda è del 1981 e proviene da una macchina appartenuta ad una banca friulana e demolita nel 1998). Sul circuito stampato è riportata la dicitura "A6A PU"; un'etichetta riporta la scritta "SIST B".  Si notano 3 bitslice 2901 fabbricati da National Semiconductors con sigle non standard, 3 ALU Signetics NS74S181N (Schottky ad alta velocità), due SRAM CMOS Hitachi HM6116P-4 (2.048x8, 200 ns) e 6 PROM 28S86, di cui una fabbricata da Texas Instruments.

Un altro ottimo esempio di CPU basata su ALU bitslice 74181 è quella dell'Interdata 7/32. Questa macchina, introdotta nel 1975, è nota per essere stata il primo minicomputer commerciale a 32 bit. Ne esisteva anche una versione più potente, l'Interdata 8/32, dotata di microcodice programmabile (personalizzabile dall'utente). L'architettura di questi minicomputer era influenzata da quella dell'IBM 360: in seguito al grande successo di quest'ultimo ed allo sviluppo dei circuiti integrati, infatti, alla fine degli anni Sessanta erano nati in America diversi nuovi produttori intenzionati a portare alcuni concetti tipici del mainframe IBM (microcodice programmabile, modularità, caratteristiche del sistema operativo) nell'allora nascente settore dei minicomputer. Tra questi produttori ricordiamo Prime Computer, Microdata e, appunto, Interdata. I minicomputer Interdata ebbero particolare successo come calcolatori embedded, soprattutto per applicazioni scientifiche ed ingegneristiche (TAC, simulatori di volo, calcoli FFT ed elaborazione di segnali). Vennero utilizzati anche come periferiche di I/O real-time per mainframe IBM (System/360 e 370) ed UNIVAC, o più precisamente come workstation RJE (Remote Job Entry) in ambiente HASP. Quest'ultimo era un'estensione del sistema operativo della famiglia System/360, l'OS/360, sviluppata congiuntamente dall'IBM Federal Systems Division e dalla NASA, orientata principalmente al supporto dell'elaborazione remota. Inoltre, questa famiglia di minicomputer è storicamente importante in quanto si tratta delle prime macchine diverse dai DEC PDP su cui sia stato portato il sistema operativo Unix (nel 1977: vedi). Il buon successo di vendite ottenuto dai minicomputer Interdata fece sì che quest'ultima venisse acquisita dalla Perkin Elmer, all'epoca uno tra i più importanti produttori di strumenti scientifici, ed incorporata in essa col nome di Computer Systems Division o CSD. I computer Interdata vennero quindi commercializzati per anni col marchio Perkin Elmer e da essi derivò un'altra serie di minicomputer popolare soprattutto negli USA come calcolatori di processo, la famiglia Perkin Elmer 3200 di cui qui si vede una delle schede che costituiscono la CPU (sostanzialmente identica a quella del modello 8/32). Nel 1985 l'intero ramo d'attività della Perkin Elmer che si occupava di elaborazione dati, noto come DSG o Data Systems Group, venne ceduto alla Concurrent Computer Corporation, che proseguì la produzione della serie 3200 apportandovi miglioramenti ed espansioni di varia natura. In questa scheda si trovano 8 ALU bitslice 74S181 (TTL Schottky) e, fra gli altri integrati, RAM statiche bipolari AMD Am27S00 da 64 bit (simili alle Fairchild 93421). Il circuito stampato è a 5 strati, 4 per i segnali ed uno per l'alimentazione.

Vedi: http://bitsavers.informatik.uni-stuttgart.de/pdf/interdata/32bit/ (manualistica dei 7/32, 8/32 e della famiglia 3200)

Un Interdata 8/32: http://www.computerhistory.org/collections/catalog/102691249. 

Una macchina Perkin Elmer 3210: http://www.ricomputermuseum.org/Home/equipment/perkin-elmer-3210. 

Interessante sito sui minicomputer "classici": http://www.dimka.com/daily/external-pages/spies.com-~aek-orphanage.html. 

Esempio di scheda (controller di dischi) del 3200: http://csrc.lse.ac.uk/history/PerkinElmerBoard1985.htm. 

Un po' di storia di Unix e VMS: http://www3.sympatico.ca/n.rieck/docs/vms_vs_unix.html. 

Una delle schede che costituivano la CPU a 32 bit di un minicomputer Wang VS85 (1983), detta "CP4" ed utilizzata anche nei Wang VS100 (1979) e VS90 (1980). La scheda visibile qui, prodotta nel 1987, è siglata 210-7600 (B Bus) e contiene un moltiplicatore hardware 32x32 realizzato con 4 moltiplicatori 8x8 AMD Am25S558, i registri di sistema compreso il registro di stato, la logica di decisione per i salti (jump) ed la logica di temporizzazione del processore. E' realizzata interamente con logica TTL a media e larga scala di integrazione. Il Wang VS85 era dotato di un bus di sistema a 32 bit, mentre il bus di accesso alla memoria era a 64 bit e quello di I/O a 16 bit. Questa macchina, pensata per un uso commerciale, poteva gestire fino a 48 terminali. La CPU era formata da 5 schede denominate rispettivamente Control Memory, A Bus, B Bus, Cache Memory (che conteneva 32 KB di memoria cache) e System Bus Controller. Una descrizione del VS85 si può trovare qui: http://www.ricomputermuseum.org/Home/equipment/wang-vs85. 

Scheda CPU di un Disk Array Attachment Controller Amdahl-Fujitsu con gate array LSI e micro-sequencer AMD Am2910 (1988).

Scheda CPU proveniente da un Disk Attachment Processor Amdahl con gate array Fujitsu da 3.500 porte logiche (famiglia MB653) e micro-sequencer AMD Am2910 (1989).

La CPU del calcolatore Nixdorf 820, qui un esemplare risalente alla fine del 1969, è un esempio di processore implementato con tecnologia mista tipica della seconda metà degli anni Sessanta, in cui si mescolano transistor discreti (sulla scheda a sinistra e su quella all'estrema destra, qui non visibile) ed integrati logici a bassa densità, in questo caso appartenenti alla Serie 74 TTL e fabbricati da Siemens. La maggior parte degli integrati logici sono porte NAND quadruple a 2 ingressi (SN7400) e buffer NAND a 4 ingressi (SN7440).

Processore di minicomputer Nixdorf 8860/30, 1982-3, con bitslice AMD Am2901.

Vedi: https://www.saintummers.at/nixdorf/nc8864.html. 

CPU di un modello di minicomputer Nixdorf 8870 del 1985, con 4 bitslice AMD Am2901 e logica TTL discreta.

Scheda di interfaccia per periferiche seriali (terminali, modem) per minicomputer NCR, 1971/2, con 8 UART monolitiche General Instrument. Queste ultime sono state tra i primi chip LSI di grande diffusione.

Scheda NCR (Marzo 1974) con LSI FET e varie logiche TTL.

Scheda della CPU di un mainframe Hitachi HITAC M-220H (1983), con integrati logici ECL LSI e VLSI da 550 e da 1.500 gate rispettivamente, tutti a montaggio superficiale. La scheda impiega un circuito stampato multistrato a 18 livelli. La serie M-200, introdotta nel 1982, derivava dai precedenti modelli della famiglia Hitachi M, un gruppo di mainframe commerciali compatibili con gli IBM System/360 e 370 (all'epoca la più diffusa architettura di calcolatori commerciali a livello mondiale), introdotto nel 1971 e rimasto in produzione fino alla metà degli anni Ottanta. Le macchine della serie M erano compatibili con i mainframe IBM sia dal punto di vista del software, nel senso che potevano eseguire le medesime applicazioni ed impiegavano lo stesso sistema operativo, sia dell'hardware (soprattutto delle periferiche di I/O, il che permetteva di utilizzare le stampanti, i dischi e le unità nastro IBM). L'architettura delle CPU della serie M deriva da quella dei mainframe Hitachi 8700/8800, i membri più evoluti della famiglia HITAC-8000 compatibile con l'IBM System/360 e basata sull'organizzazione dei minicomputer RCA Spectra 70 (nel 1963 era iniziata una collaborazione tecnica tra RCA ed Hitachi). L'8700, frutto di un lavoro di progettazione iniziato nel 1967, è stato il primo calcolatore con memoria virtuale a 32 bit completamente progettato e fabbricato in Giappone e si basava su integrati LSI TTL con una densità circuitale di circa 10 volte superiore a quella dei circuiti MST impiegati nell'IBM System/370 (vedi: http://museum.ipsj.or.jp/en/computer/main/0024.html). La serie M faceva uso di gate array ECL fabbricati da Hitachi in collaborazione con National Semiconductor. Le macchine della famiglia M-200 impiegavano memorie RAM bipolari da 4 kbit, 7 ns. Questi calcolatori, in ragione del favorevole rapporto prezzo/prestazioni rispetto alle macchine IBM, ebbero un buon successo commerciale sia in Europa (dove ne vennero venduti parecchi soprattutto nell'allora Germania Ovest ed in Francia) che negli Stati Uniti. I modelli più potenti, come il 280H, potevano avere un massimo di 64 MB di memoria RAM ed erano equipaggiabili con un array processor (processore per elaborazioni vettoriali) che ne innalzava significativamente le prestazioni nei calcoli ingegneristici in virgola mobile. 

Scheda di minicomputer NCR (ho perso l'etichetta che indicava il modello, comunque si tratta di una macchina dei primi anni Ottanta) con bitslice AMD 2901 e micro-sequencer AMD 2910.

Una delle 3 schede (denominata PROCESSOR 2) che formano la CPU di un minicomputer NCR 605 a 16 bit. Questo esemplare è del 1974. La macchina è descritta in dettaglio in questo sito ad essa dedicato.

Una delle schede che costituiscono la CPU di un Olivetti P6060 (questo esemplare è del 1980), con integrati logici MOS della Serie 4000 fabbricati da Motorola e SGS (oggi ST Microelectronics). Il P6060, presentato nel 1975, era un personal computer da tavolo "ad alta integrazione", come si diceva all'epoca: in un'unica macchina racchiudeva infatti il computer vero e proprio, il display (al plasma, a matrice di punti), la stampante ed un lettore di dischi floppy da 8 pollici. In particolare il P6060 è stato il primo personal della storia con floppy integrato. Nonostante la caratterizzazione "personal", si trattava di una macchina dalle dimensioni e soprattutto dal peso notevole, circa 50 Kg. Il linguaggio di programmazione era il BASIC di Olivetti; esisteva, poi, una vasta serie di programmi precompilati per applicazioni di ingegneria e scientifiche. La parte elettronica era costituita da un "pacco logico" di schede in vetronite in un formato tipico di svariate altre applicazioni Olivetti degli anni Settanta ed Ottanta; il processore vero e proprio, in particolare, era basato su ALU 74181 ed era costituito da 2 schede denominate PUCE-1 e PUCE-2 (una di esse è visibile in altra pagina di questo stesso sito). La memoria RAM si basava su integrati Mostek MK4096 con una capacità di 4 kword x 1 bit. Il P6060 è stato uno dei tanti calcolatori degli anni Sessanta e Settanta denominati "primo PC della storia"; lo stesso "titolo" viene spesso riservato ad un'altra famosa macchina Olivetti, la Programma 101. La medesima CPU del P6060 veniva utilizzata anche nel terminale Olivetti T800.

Scheda controller di floppy disk a 8'' per minicomputer Olivetti L1 (1979), con due bitslice National Semiconductor 2901, microsequencer AMD 2910, ROM di microprogramma MMI (in basso al centro) e RAM Intel 2112 (sopra).

All'inizio degli anni Settanta iniziò la diffusione su larga scala delle prime memorie RAM a circuito integrato, bipolari e MOS. Esse rimpiazzarono ben presto completamente le memorie a nuclei magnetici, rispetto alle quali erano -già all'epoca- molto più veloci, affidabili e "dense" (ciò significa che potevano immagazzinare molti più bit per unità di superficie rispetto alle memorie a nuclei). Tra le prime DRAM MOS che ebbero successo commerciale ci fu la Mostek MK4008 del 1972. Si trattava di una DRAM da 1 kbit di prima generazione, contenente 1.024 bit indirizzabili separatamente, evoluzione della prima DRAM Mostek da 1 kbit, la MK4006 del 1970. In questa scheda, 32 chip MK4008 danno una capacità complessiva di 4 KB (ovvero 4 Kword da 8 bit). Questa DRAM è stata impiegata in svariati calcolatori elettronici degli anni Settanta, ad esempio il Wang 600 (vedi). Aveva la particolarità di essere sensibile alla luce (una volta rimosso il "coperchio" del chip, ovviamente), ragion per cui poteva essere utilizzata come sensore da 32 per 32 pixel attorno al quale realizzare una rudimentale videocamera digitale assemblata in proprio, come mostrato nel numero di Febbraio 1975 della rivista Popular Electronics (vedi: http://www.iosphere.net/~rheslip/html/robot_vision.html).

Vedi: http://www.mindspring.com/~mary.hall/mosteklives/history/15Ann/MostekFirsts.html. 

Scheda di memoria (capacità 24 Kword) fabbricata da Four-Phase Systems, 1971, impiegata nel minicomputer System IV/70. Contiene 48 chip DRAM PMOS, dual-ported, da 1 Kbit denominati "RAM-9". La Four-Phase Systems, fondata da L. Boysel ed altri ex-ingegneri Fairchild nel Febbraio del 1969 e successivamente acquisita da Motorola nel 1981, è stata uno dei primi produttori di calcolatori elettronici, più precisamente di minicomputer, basati su integrati LSI MOS sia nella CPU che nella memoria. Ai tempi in cui lavorava per la Fairchild, Boysel scrisse un articolo in cui prospettava la possibilità di realizzare l'intera CPU di un calcolatore elettronico con pochi integrati MOS a larga scala di integrazione. Boysel, che era a capo del gruppo di ingegneri che in Fairchild si occupava della progettazione dei circuiti integrati MOS, lasciò l'azienda nel 1968 per sviluppare autonomamente le proprie idee. Fisicamente, i chip Four-Phase erano prodotti dalla Cartesian Inc., un'altra azienda fondata da ex-dipendenti Fairchild. Nel 1970, in occasione della Fall Joint Computer Conference, Four-Phase presentò il minicomputer System IV/70, la cui logica era interamente realizzata con integrati MOS LSI. Esso ebbe un discreto successo commerciale (347 esemplari venduti entro la fine del 1973). La CPU del System IV/70, denominata AL-1, era in effetti un processore bit-slice ad 8 bit, contenente 8 registri e l'ALU; nel complesso integrava circa 1.000 transistor suddivisi tra tre chip PMOS. Questa CPU è descritta nel numero di Aprile 1970 della rivista Computer Design. Benché l'AL-1 non sia mai stata considerata un vero microprocessore single-chip, nel 1990 (in occasione della causa civile tra Texas Instruments ed Intel riguardante il brevetto del primo microprocessore) Boysel mostrò un prototipo di sistema minimo basato su una singola "slice" con l'aggiunta di RAM e ROM esterne, effettivamente assimilabile ad un "autentico" microprocessore. C'è da dire tuttavia che tutti i sistemi commercializzati dalla Four-Phase impiegavano l'AL-1 come parte di bit-slice a 24 bit e non come processore singolo. Four-Phase Systems deve il suo nome all'omonima metodologia di progettazione di circuiti logici dinamici, sviluppata da R. K. Booher della Autonetics e F. Wanlass della Fairchild (passato successivamente alla General Instrument), particolarmente in voga durante la fine degli anni Sessanta ed i primi Settanta (vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_logic_(digital_logic)) perché permetteva anche ad ingegneri non specializzati in progettazione di integrati logici la realizzazione di complessi circuiti (PMOS ovvero NMOS). Gli integrati "RAM-9" o 91100101 visibili su questa scheda -è abbastanza raro trovarne una intera o quasi completa, come l'esemplare visibile qui al quale mancano quattro chip- sono DRAM dual-ported da 1 kbit sviluppate da Four-Phase nel 1969 (vedi questa pagina: http://www.cpu-world.com/forum/viewtopic.php?p=70710).

ROM Four Phase PMOS proveniente da una macchina System IV/70.

Osservazioni storiche

Alla fine degli anni Sessanta l'idea di realizzare in un unico circuito integrato l'intera ALU di un computer, o addirittura tutta la CPU, non era più una novità (vedi R. K. Bassett, To the Digital Age, pag. 252). Infatti, già poco tempo dopo l'introduzione dei primi integrati logici commerciali ci fu chi riconobbe come una logica ed inevitabile tappa nel cammino della loro evoluzione l'integrazione di una CPU completa in un singolo chip (ad esempio: The Evolution of the Concept of a Computer on a Slice, Westinghouse, in Proceedings of the IEEE, 1964). Nel 1966 G. Madland, un noto (all'epoca) consulente che lavorava per i principali fabbricanti di circuiti integrati, affermava che "l'impiego delle strutture MOS e di altri concetti che portano alla tecnologia del 'computer in un chip' sono probabilmente molto più vicini all'applicazione pratica di quanto pensino molti ingegneri"; una posizione simile era anche espressa, due anni dopo (1968) nelle pagine finali di un manuale IBM per uso interno dedicato alla tecnologia MOS: "hopefully the day of the 'computer on a slice' is nearly dawning". Come nota Bassett nel suo libro citato prima, l'aspetto-chiave nella strada verso la creazione del primo microprocessore era a questo punto il "concetto", cioè l'idea di come impostarne l'architettura e di quali avrebbero potuto essere i suoi impieghi, più che la tecnologia necessaria a realizzarlo. Quest'ultima soffriva, tuttavia, la pesante limitazione della scarsa resa dei processi di fabbricazione degli integrati LSI MOS, che rendeva difficoltosa e poco economica l'integrazione di progetti complessi (qualche centinaio di transistor) in un singolo chip. Due aziende, entrambe oggi scomparse come entità autonome, svilupparono tra la fine degli anni Sessanta ed i primissimi Settanta alcuni dei concetti fondamentali che vennero poi impiegati dalla Intel nella fabbricazione del suo primo microprocessore, il 4004. Queste aziende erano la Viatron e la Four-Phase Systems. La Viatron pubblicizzò ampiamente, nell'Ottobre 1968, un piccolo calcolatore chiamato "System 21" che ricevette molta attenzione da parte della stampa specializzata ed ebbe altresì un discreto successo commerciale (vedi in questa pagina del Museo alcune sue schede). Il System 21 impiegava quello che Viatron definiva un "micro-processor", cioè una CPU realizzata con una manciata di integrati MOS a larga scala di integrazione. In questo caso il prefisso "micro" si riferiva sia alla tecnologia di realizzazione (integrati MOS) che ad una caratteristica architetturale (CPU microprogrammata). Viatron, fondata nel 1967 da un gruppo di ingegneri che avevano lasciato la MITRE (un'organizzazione no-profit derivata dal MIT, Massachusetts Institute of Technology, che si occupava principalmente dello sviluppo di parti del sistema integrato di difesa SAGE), non aveva una propria fabbrica di integrati MOS e dovette quindi rivolgersi a produttori terzi, ad esempio AMi e Fairchild (ne contattò in tutto 9). Il System 21, pure tecnologicamente molto avanzato per l'epoca in cui venne introdotto e dotato di buone caratteristiche (ed infine offerto a prezzi concorrenziali), era in effetti per Viatron una vera e propria scommessa sulla quale si fondava il futuro dell'azienda, che era inscindibilmente legato al suo successo. Viatron rimase vittima della scarsa resa dei processi di fabbricazione MOS disponibili alla fine degli anni Sessanta: per poter rispettare i prefissati obiettivi di budget, avrebbe infatti dovuto vendere più calcolatori di quanti poteva realizzarne con gli integrati prodotti dai suoi fornitori. Nel 1970 l'azienda fece un costoso tentativo di impiantare una propria fabbrica di semiconduttori, tentativo che purtroppo non andò a buon fine portando così, nel Marzo 1971, al fallimento della Viatron. Anche Four-Phase Systems era stata fondata (1968) da un ex impiegato di un'importante produttore di circuiti integrati, in questo caso Lee Boysel, che aveva diretto il gruppo di progettazione dei circuiti MOS alla Fairchild. L'avvio dell'azienda si basò sulla realizzazione pratica di un modello (manifesto) di architettura di un piccolo calcolatore con integrati MOS LSI, concepito dallo stesso Boysel nel 1967. Da un punto di vista tecnologico Four-Phase ebbe più fortuna di Viatron, perché l'utilizzo della tecnica di realizzazione degli integrati logici dal cui nome derivava quello della società (four phase, appunto) consentiva di contenere il numero e le dimensioni dei transistor MOS permettendo così di raggiungere rese accettabili anche coi processi di fabbricazione all'epoca disponibili. Inoltre, Four-Phase (a differenza di Viatron) faceva affidamento su un solido ed affiatato gruppo di ingegneri specializzati nella progettazione di circuiti MOS, i quali fra l'altro avevano già realizzato bozze avanzate di tutti gli integrati che sarebbero stati in seguito impiegati nella CPU AL-1 prima di abbandonare la Fairchild, potendo così contare sulla tecnologia e sul know-how di quest'ultima. La Cartesian Inc., che si occupava della produzione degli integrati progettati da Four-Phase, era stata a sua volta fondata da ex impiegati Fairchild. Questi aspetti concorsero tutti, favorevolmente, al successo commerciale dei minicomputer prodotti da Four-Phase, che nel Giugno del 1971 venivano acquistati da importanti compagnie statunitensi (ad esempio United Airlines e McDonnel-Douglas). Il cuore di questi sistemi era un chip MOS chiamato AL1, nel quale era integrata quasi tutta la CPU. L'AL1, descritto per la prima volta nell'Aprile 1970 in un articolo di Boysel apparso nella rivista Computer Design, era un progetto molto complesso ed ambizioso che conteneva oltre un migliaio di porte logiche (gate) MOS in un singolo chip. Tecnicamente l'AL1 può essere considerato il padre, ovvero l'antenato, delle più recenti bit-slice a 4 ed 8 bit, come ad esempio la famosissima AMD 2901. Curiosamente né Boysel né gli altri ingegneri che l'avevano sviluppato intesero l'AL1 come un'invenzione di particolare interesse (prova ne sia il fatto che non lo brevettarono), limitandosi a trattarlo semplicemente come parte di un calcolatore elettronico. In più, l'AL1 non venne mai considerato dai suoi creatori come una "CPU in un chip", cioè un microprocessore. Per questo motivo Boysel si astenne dall'entrare nelle successive diatribe tra Intel e Texas Instruments circa la paternità dell'invenzione, appunto, del microprocessore, limitandosi nel 1990 a mostrare un prototipo di CPU single-chip ad 8 bit basata sull'AL1 (vedi sopra).  Egli, a differenza di altri, all'inizio degli anni Settanta riponeva scarsa fiducia nel futuro dei microprocessori; nondimeno, l'AL1 rappresenta un'importante pietra miliare lungo il cammino del loro sviluppo. Four-Phase non fece mai molta pubblicità di questo integrato, la cui importanza restò così celata agli occhi dei clienti. Per questo stesso motivo, ancora oggi sono molto pochi gli appassionati di storia dei calcolatori ed i collezionisti di microprocessori che lo conoscono, o che solo ne abbiano sentito parlare.

Vedi: http://mit-a.com/Firstmicro.shtml (la CPU AL-1 di Four-Phase può essere considerata come il primo microprocessore della storia?)

Anche: http://mit-a.com/fourphase.shtml (uno dei pochissimi System IV -in questo caso un IV/90- arrivati interi fino ai giorni nostri; sono visibili schede RAM simili alla nostra).

Anche: http://www.computerhistory.org/brochures/companies.php?alpha=d-f&company=com-42c168475cbb3.

Anche: http://en.wikipedia.org/wiki/Maestro_I (il primo IDE, ambiente di sviluppo integrato, della storia è stato progettato e realizzato per funzionare su un System IV/70).

Le calcolatrici elettroniche, da tavolo e tascabili, hanno beneficiato moltissimo dell'evoluzione delle tecnologie di integrazione su larga scala (LSI) MOS, a partire dalla fine degli anni Sessanta. Già nel 1975 venivano commercializzati chip "all in one" o "single chip" che racchiudevano in un unico integrato tutte le funzioni di una calcolatrice decimale, prima con le sole 4 operazioni e successivamente anche con le funzioni scientifiche/trigonometriche. Nei primi anni Settanta il mercato delle calcolatrici elettroniche conobbe un rapido sviluppo, cosicché tutti i principali fabbricanti di circuiti integrati (ed altri poi scomparsi ed oggi dimenticati, spesso anche dagli appassionati del settore) avevano in catalogo prodotti specifici per questo particolare impiego. Ecco, ad esempio, una lista parziale: http://www.cs.ubc.ca/~hilpert/eec/calcs/icIndex.html. Nell'immagine qui sopra si vede un chipset Texas Instruments TMC1830 su scheda Friden del 1973. Una lista più completa dei chip TI per calcolatrici elettroniche si può trovare in questa pagina: http://datamath.org/IC_List.htm. "TMC" è una sigla che significa "Texas (Instruments) MOS Custom". Il chipset TMC1830 è stato utilizzato anche in calcolatrici Olivetti e deriva dal TMC1730, primo chipset TI per calcolatrici elettroniche. E' fabbricato con tecnologia PMOS a 10 micron ed 1 livello di metallizzazione. Questi chip vennero fabbricati in second-sourcing anche da AMi.

Scheda di calcolatrice elettronica (1975) con chipset PMOS FDY320B. Questo chipset è stato fabbricato da Electronic Arrays (EA) e, stando a questa pagina, da una non meglio precisata "American Arrays" (?) che, probabilmente, era la denominazione di una compagnia poi assorbita da EA o di quest'ultima nei suoi primi anni di attività (sono gradite informazioni al proposito).

Altro esempio di calcolatrice elettronica (1975) con chipset FDY320B.

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