Scienza dei calcolatori

Nel novembre del 2011 Pisa ha festeggiato i cinquanta anni dalla inaugurazione della Calcolatrice Elettronica Pisana (la famosa CEP), risultato finale di una felice collaborazione fra istituzioni di ricerca (oltre all'Università, l'INFN e il CNR), finanziatori pubblici (le province dell'Area Vasta) e industriali (Adriano Olivetti). Oltre a una mostra sul tema allestita al Museo degli Strumenti per il Calcolo, le celebrazioni hanno incluso un convegno dedicato alla storia dell'Informatica in Italia. Il volume contiene le relazioni presentate in quell'occasione, che spaziano dalla ricostruzione delle prime iniziative sulle calcolatrici elettroniche a Roma e a Pisa allo sviluppo dei corsi di studio e delle attività di ricerca nell'ateneo pisano e nell'area del CNR, per terminare affrontando temi legati a didattica e divulgazione. In appendice agli atti, il volume offre una ricostruzione puntuale delle vicende del progetto che ha portato alla realizzazione della CEP. Tale ricostruzione è basata sulla documentazione storica che, in originale, è stata protagonista della mostra, e svela numerosi dettagli inediti, in particolare sulla Macchina Ridotta, il primo calcolatore progettato e costruito in Italia: quella "CEP prima della CEP" che ha dato il titolo alla mostra e al Convegno.

L'ambizioso obiettivo di una traduzione completamente automatica, lanciato quasi settant'anni fa, è ancora lontano dall'essere raggiunto, e molti dubitano che si potrà mai raggiungere, per via delle numerose sfumature delle lingue naturali e dei requisiti di stile del testo tradotto (anche in testi tecnici). Tuttavia l'enorme crescita della potenza di calcolo ha permesso di sviluppare numerosi strumenti di ausilio alla traduzione, dai dizionari elettronici, ai database terminologici, alle memorie di traduzione. Questi strumenti alleviano notevolmente il lavoro quotidiano del traduttore e rendono la traduzione assistita una significativa realtà. Questo libro si propone di introdurre il lettore alle metodologie ed agli strumenti della traduzione assistita e della traduzione automatica in un formato agile e con un occhio rivolto alla pratica della traduzione, fornendo altresì spunti per chi voglia approfondire il tema.

Scopo di questo volume è fornire al lettore una descrizione di due possibili approcci al mondo dell'Intelligenza artificiale (I.A): le reti neurali e la logica fuzzy. Il testo, oltre ad illustrare i concetti teorici che stanno alla base della moderna I.A, offre uno spunto pratico illustrando alcune delle principali librerie open source che permettono di lavorare con le reti neurali e con la logica fuzzy. Un testo utile per tutti coloro che intendono approciarsi all'universo dell'I.A.

Pur conservando l'ormai nota e inconfondibile metafora che vede un calcolatore come una gerarchia di livelli, questa nuova edizione presenta numerosi cambiamenti, che allineano i contenuti del manuale allo stato dell'arte dei più recenti sviluppi dell'industria. Gli esempi presentati riguardano Intel Core i7, OMAP4430 di Texas Instruments e ATmega168 di Atmel. Il Core i7 è un esempio di CPU largamente utilizzata su portatili, desktop e server, OMAP4430 è una diffusissima CPU basata su ARM, molto utilizzata su smartphone e tablet e ATmega168 è il microcontrollore della piattaforma open-source ARDUINO, presente in numerosi sistemi integrati, dalle radiosveglie digitali ai forni a microonde.

Questo libro ha l'obiettivo di studiare l'architettura degli elaboratori secondo un approccio integrato e strutturato. Ogni argomento viene trattato sviluppando metodologie le più formali possibile e modelli di costo, e, al tempo stesso, facendo riferimento alle tecnologie disponibili e a quelle previste nel breve-medio termine, eventualmente discutendo possibili evoluzioni nel lungo termine. Il testo è suddiviso in quattro parti: Fondamenti e strutturazione firmware, Macchina Assembler e processi, Architettura Base di Elaboratori General-Purpose, Architetture parallele. Oltre che utilizzabile da professionisti e ricercatori, il testo contiene materiale per più corsi sull'architettura dei sistemi di elaborazione, e può essere utilizzato in modo del tutto modulare selezionando facilmente specifici capitoli o parti di essi. La trattazione fa ampio uso di esempi ed esercizi svolti. Le propedeuticità necessarie sono quelle di una preparazione di base a livello universitario nei settori della matematica, della programmazione e degli algoritmi. Rispetto alla prima edizione sono sviluppati a fondo i temi delle gerarchie di memoria, architetture ILP scalari e superscalari, in-order vs out-of-order, VLIW, multithreading, multicore, cache coherence.

In questo primo volume del testo "Architettura dei Calcolatori", dal titolo specifico "Struttura software del processore PC, Assembler e corrispondenza fra C++ e Assembler", viene anzitutto presentato il cosiddetto Processore PC (schematizzazione dei processori con architettura x86-32), con riferimento sia alle istruzioni della Arithmetic and Logic Unit per numeri naturali e interi, sia a quelle della Floating Point Unit per numeri reali. Viene quindi illustrato il linguaggio Assembler con riferimento al sistema operativo Unix e all'ambiente di programmazione GNU/GCC. La parte preponderante del testo è dedicata a illustrare le modalità con le quali si realizzano in Assembler i principali costrutti linguistici del linguaggio C++ (che si suppone noto), con particolare riferimento alle funzioni/operatori globali e alle funzioni/operatori membro di classi. Alcuni dei più significativi programmi che compaiono nel presente volume sono disponibili al sito internet: ing.unipi.it/LibroCalcolatori. Essi possono essere scaricati, evitando in tal modo una loro riscrittura, che spesso introduce insidiosi errori di battitura.

In questo terzo volume del testo "Architettura dei Calcolatori", dal titolo specifico "Aspetti Architetturali Avanzati e Nucleo di Sistema Operativo". viene utilizzato il processore PC (illustrato nei primi due volumi del testo), anzitutto per trattare tematiche avanzate (memoria virtuale, protezione, multiprogrammazione) con riferimento ai Personal Computer. Viene quindi descritto un nucleo di sistema operativo (con processi, primitive di nucleo e primitive di I/O), che consente di trattare gli aspetti di interfaccia tra hardware e software, verificando sperimentalmente le funzionalità dei costrutti software basilari, e di gestire le più importanti interfacce presenti nei Personal Computer. Il nucleo descritto nel testo è stato effettivamente realizzato, utilizzando come strumenti di programmazione i linguaggi Assembler e C++ dell'ambiente GNU/GCC, e può essere eseguito utilizzando l'emulatore QEMU. Esso è disponibile al sito internet: ing.unipi.it/LibrooCalcolatori.

In questo secondo volume del testo "Architettura dei Calcolatori", dal titolo specifico "Struttura hardware del Processore PC, dei Bus, della Memoria e delle Interfacce, e Gestione dell'I/O", viene descritta l'architettura di un calcolatore basato sul processore PC (descritto nel Volume I), utilizzando il controllore APIC, il bus PCI e il meccanismo di bus-mastering. Vengono descritte le tipiche interfacce di I/O, sia a byte che a blocchi. Vengono infine illustrate le attuali tecniche di organizzazione interna di un processore. È stato appositamente sviluppato un pacchetto software per effettuare esercizi di I/O, disponibile al sito internet: ing.unipi.it/LibroCaIcolatori Le interfacce trattate vengono gestite sia a controllo di programma che attraverso il meccanismo di interruzione e, per quelle a disco, anche mediante accesso diretto alla memoria tramite il bus mastering PCI.

Il testo si rivolge agli insegnamenti di Architetture degli elaboratori, Informatica II e Calcolatori Elettronici presso i corsi di Ingegneria dell'Informazione, Scienze dell'informazione e Informatica. L'opera è caratterizzata da un approccio allo stesso tempo semplice e innovativo: i concetti vengono infatti introdotti gradatamente, con l'ausilio di numerosi esempi, nella prospettiva moderna di tipo RISC. La modernità del testo è dovuta anche al grande spazio dedicato ai sistemi embedded, che così grande importanza hanno assunto negli ultimi anni. Arricchiscono il testo un apparato di schede di approfondimento sui più tipici processori commerciali e due casi di studio.