L’incredibile storia del primo personal computer che facilitò la conquista della luna

Ecco la storia poco nota di una brillante invenzione italiana che nel 1964 ha anticipato l'avvento degli home computer per poi essere quasi dimenticata, anche perché, all'epoca, nessuno sapeva che era stata una delle innovazioni che aveva supportato il Programma Apollo della Nasa durante la corsa per la conquista dello spazio. 

Il retrocomputing è un tema che ultimamente sembra affascinare sempre di più il mondo degli appassionati di elettronica e in parte d’informatica e il fenomeno riguarda anche coloro che, più giovani, non hanno vissuto il periodo pionieristico della nascita dell’home computer.

Non si tratta solo di un nostalgico revival degli anni ’80 e della propria giovinezza, ma piuttosto è un fenomeno che riguarda l’affinità tra lo spirito innovatore che animava gli appassionati di quegli anni e il desiderio di sviluppo e progresso che caratterizza i movimenti che in questi ultimi tempi spingono con ottimismo verso l’uscita dalla crisi che ha depresso cultura e mercato negli ultimi dieci anni.

L’informatica ad 8-bit degli anni ’80 era figlia diretta dell’elettronica e dello sviluppo dei microprocessori. Occuparsi di computer in quegli anni voleva dire occuparsi di futuro, ed era ancora vivo lo spirito di progresso e conquista che aveva il suo apice nell’immaginario collettivo nella conquista dello spazio. Il programma Space Shuttle era in pieno svolgimento, a bordo delle navette spaziali gli astronauti portavano con loro le calcolatrici programmabili HP 41C equipaggiate con tutti i programmi necessari a sostituire i computer di bordo in caso di avaria. Tutti erano consapevoli che senza computer non saremmo andati sulla luna e il programma Apollo era stato esso stesso fattore di sviluppo per l’elettronica e l’informatica.

In tempi di interesse per la storia informatica è ovviamente attuale il problema di stabilire quale sia stato il primo personal computer della storia. La versione preferita dalla maggior parte degli appassionati di PC è che questo sia stato l’Apple I e non è difficile trovare argomentazione e studi storici a sostegno di questa argomentazione.

Ultimamente, soprattutto in Italia, è citato come primo Personal Computer un prodotto creato da Olivetti nel 1963 quando Steve Jobs frequentava ancora le elementari: la Programma 101.

Per alcuni si tratta solo della prima calcolatrice programmabile, poiché non aveva un monitor e una tastiera completa come l’Apple I, per altri deve essere considerato anche l’Altair 8800 perché sebbene nella sua versione base in kit economico, e quindi domestico, potesse essere programmato solo mediante interruttori (real programmers don’t need keyboards), poteva in linea di principio essere collegato ad un terminale VT100 con monitor e tastiera.

La realtà è che a seconda della definizione di personal computer la qualifica di “primo nella storia” può essere attribuita ad un prodotto piuttosto che ad un altro.

Una cosa è comunque certa: nel 1963 i computer non offrivano l’interattività tipica dei moderni videoterminali, venivano ampiamente usati tastierini alfanumerici, interruttori e spie luminose come elementi di interfaccia utente e nastri magnetici per memorizzare permanentemente i programmi che nella memoria volatile sarebbero svaniti al primo spegnimento della macchina.

Nel 1963 Olivetti fu in grado di portare tutto questo sulla scrivania di una persona, ad un costo molto più conveniente del semplice uso macchina di un centro di elaborazione dati di allora, e quindi in questo senso fu effettivamente il primo computer per uso personale.

La storia della Programma 101 è una bella storia di innovazione, molto poco nota e divulgata, che in realtà ha molto da insegnare soprattutto in questi tempi dove sull’innovazione digitale vengono riposte molte speranze per riprendere il cammino di sviluppo interrotto con la crisi.

La storia inizia ad Ivrea nel 1961. Adriano Olivetti è stato un imprenditore e un politico illuminato che aveva impostato un modello di organizzazione aziendale che ancora oggi è visto come un importante punto di riferimento.

L’Olivetti a fine anni ’50 era l’unica azienda al di fuori degli Stati Uniti che osava far concorrenza ai pochi big che costruivano computer.

L’Olivetti aveva al suo interno numerose unità che si occupavano di ricerca e molti brillanti ingegneri che vi operavano. Allora come oggi chi svolge attività di ricerca non risulta sempre molto simpatico ai colleghi che operano con analoghi privilegi di anzianità nelle strutture produttive e commerciali delle aziende. C’è sempre la presunzione di pensare che lo stipendio ai vari “pensatori” venga comunque pagato dal sudore della fronte di chi lavora veramente.

Pier Giorgio Perotto era un brillante ricercatore che operava nella discussa divisione elettronica dell’Olivetti, quella stessa divisione che aveva realizzato il computer ELEA con cui l’azienda di Ivrea sfidava i giganti americani e che pochissimi anni dopo fu definita da un funzionario di Mediobanca un “cancro da estirpare”.

Non si sa se per punizione o per merito, all’Ing. Perotto fu affidato un progetto il cui successo era sulla carta una vera missione impossibile: realizzare un computer elettronico da tavolo.

Probabilmente una persona normale avrebbe interpretato negativamente la cosa e si sarebbe dimesso. In quegli anni Olivetti produceva con ampio successo di mercato ottime calcolatrici da tavolo elettromeccaniche. Una calcolatrice da tavolo di fascia alta costava qualche migliaio di lire, mentre un singolo transistore poteva sfiorare le mille lire. Solo per questo il progetto appariva ai più privo di senso.

Non a Pier Giorgio Perotto che raccolse la sfida. Per prima cosa costituì un gruppo di ricerca di quattro persone e iniziò a concepire il prodotto e a trovare la soluzione per ciascuno dei problemi che si frapponevano tra lo stato dell’arte e la realizzazione del prodotto che avevano in mente.

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Il team di sviluppo del progetto Programma 101, l'Ing. Perotto è in basso a sinistra.
Credits storiaolivetti.it

Ripercorrere la storia del progetto è come scrivere un manuale di tecniche di innovazione basato su esempi. Nell’opera di Perotto & Co. si ritrovano infatti i principali paradigmi che solitamente supportano il progresso tecnologico.

Iniziamo con ordine. Il primo problema era costituito dalle dimensioni. Un computer da tavolo doveva essere sufficientemente piccolo da stare su una scrivania senza occupare tutta la scrivania. Un computer ha bisogno di memoria RAM e all’epoca la memoria RAM era costruita con i nuclei di ferrite. I banchi di memoria necessari a realizzare un computer da tavolo erano troppo ingombranti per i requisiti del progetto.

Una soluzione sarebbe stata ovviamente lo sviluppo di una nuova tecnologia per minimizzare le dimensioni delle RAM, tuttavia l’unità di ricerca dell’Olivetti non era in grado nel 1960 di poter realizzare un’innovazione tecnologica di questa portata.

A questo punto, non potendo utilizzare una tecnologia del futuro, ai nostri venne in mente di utilizzare in modo innovativo una tecnologia del passato.

In effetti la tecnologia degli anelli di ferrite era ingombrante ma aveva vantaggi in termini di gestione e controllo elettronico soprattutto per capacità elevate e nel 1960 lo spazio all’interno di computer destinati ad essere collocati in ambienti dedicati non era un grande problema.

Agli albori, negli anni ’50, per memorizzare i dati si usava una tecnica detta “a linea di ritardo magnetostrittiva” basata sulla propagazione del suono all’interno di un mezzo idoneo. Praticamente un mix tra elettronica e fisica meccanica.

La cosa funziona più o meno in questo modo: immaginate una sorta di altoparlante piezoelettrico appoggiato ad una estremità di un cilindro di metallo conduttore, all’epoca era molto usato un tubetto di mercurio, alla cui estremità opposta è collegato un trasduttore, cioè una sorta di microfono.

Per memorizzare qualche byte di informazione in questo dispositivo è sufficiente generare un segnale seriale di opportuna frequenza con il treno di bit che rappresenta l’informazione e trasmetterlo all’attuatore sonoro. Il treno di bit, sotto forma di segnale acustico si propaga quindi lungo il mezzo metallico secondo la specifica velocità del suono di quel materiale per giungere al trasduttore che lo riconverte il segnale elettrico. Il segnale elettrico così raccolto viene riamplificato e ritrasmesso verso l’attuatore.

Se il treno di bit è sufficientemente corto, quando il segnale ritorna sull’attuatore la prima trasmissione è appena finita e può iniziare una seconda trasmissione. In pratica il treno di bit è intrappolato nel loop costituito da attuatore, mezzo di trasmissione sonoro, trasduttore, circuito di amplificazione, e continua a ciclare all’infinito fino allo spegnimento del circuito elettronico.

Non sorprende che tale tecnologia sia stata abbandonata a favore delle memorie ad anelli di ferrite più facilmente gestibili e soprattutto indirizzabili a livello di bit.

Tuttavia la vecchia tecnologia aveva un vantaggio: la quantità di informazione memorizzabile dipendeva dal tipo di mezzo sonoro e soprattutto dalla sua lunghezza. Il mercurio era utilizzato poiché era più semplice creare percorsi a serpentina ottimizzando lo spazio.

Olivetti era nel mercato dei computer dagli anni ’50 e ovviamente disponeva del know how e delle tecnologie necessarie a creare memorie magnetostrittive.

Ecco quindi arrivare la prima innovazione del gruppo di Perotto: la realizzazione di una memoria magnetostrittiva, realizzata con le tecnologie elettroniche allora disponibili e con la brillante idea di utilizzare come mezzo trasmissivo del suono una corda di acciaio armonico. Praticamente una corda di pianoforte.

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Il primo prototipo della memoria a linea di ritardo magnetostrittiva della P101
realizzato con una corda da pianoforte. Credits storiaolivetti.it

Nella versione finale del prodotto, la corda di acciaio era montata in spire circolari attraversando due bobine di cavo che costituivano il trasduttore segnale elettromegnetico-segnale sonoro e viceversa.

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La memoria magnetostrittiva installata nella versione finale della Programma 101

Utilizzando un percorso circolare nell’ambito delle dimensioni imposte dai vincoli progettuali, la memoria volatile così realizzata era in grado di memorizzare ben 120 byte, sufficienti per realizzare un vero computer da tavolo.

La seconda importante innovazione riguardò il dispositivo di output. All’epoca il terminale video non era un’opzione da poter essere presa in considerazione, anche i grandi computer dialogavano mediante stampanti. Anche in questo caso il problema era costituito dalle dimensioni e fu risolto facilmente utilizzando il lavoro di un altro gruppo di ricerca presente all’interno di Olivetti. Corre voce che anche questo gruppo di ricerca non fosse molto apprezzato da molti dirigenti in azienda. Guardando il risultato del loro lavoro è facile anche capire il perché. Infatti avevano progettato un meccanismo di stampa in cui i diversi caratteri erano fresati in rilievo su un rullo di metallo e la stampa avveniva comprimendo il nastro inchiostrato sul foglio di carta appoggiato sul rullo, praticamente il contrario di quello che avveniva sulle normali macchine da scrivere di cui Olivetti era leader, dove era il martelletto metallico con la lettera in rilievo che batteva sul nastro che a sua volta lasciava l’impronta sul foglio di carta appoggiato su un rullo di gomma.

All’epoca questa nuova soluzione non aveva utilità per la realizzazione di macchine da scrivere ma fornì al gruppo di Perotto quella tecnologia compatta di stampa che stavano cercando. In questo caso si trattò dell'utilizzo di una nuova tecnologia appena sviluppata e di cui non si conosceva fino a quel momento alcuna vera utilità.

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La stampante della Programma 101 - Credits storiaolivetti.it

Lo sviluppo di una soluzione tecnologica innovativa si rese invece necessario per risolvere il problema della memoria di massa. Per essere realmente utile un computer da tavolo avrebbe dovuto avere la possibilità di salvare permanentemente i programmi sviluppati per poi poterli ricaricare alla bisogna come avveniva e avviene in tutti i computer. All’epoca le memorie di massa erano costituite da nastri magnetici, negli anni ’80 il problema fu risolto dai primi home computer attraverso l’utilizzo dei comuni mangianastri e delle relative audiocassette, ma nel 1960 anche i registratori audio per uso domestico utilizzavano le bobine ed erano piuttosto ingombranti.

Utilizzando le capacità e le risorse disponibili all’interno dei laboratori di ricerca Olivetti fu sviluppata una tecnologia in grado di memorizzare i 120 byte della memoria volatile su una striscia magnetica collocata su una scheda di cartone. Ogni scheda conteneva una striscia che poteva essere magnetizzata in entrambi i versi fornendo quindi un doppio supporto.

Queste schede magnetiche furono i precursori dei successivi floppy disk.

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Schede magnetiche utilizzate dalla Programma 101. Credits storiaolivetti.it

Per l’input non sussistevano problemi giacché era possibile dotare la macchina di un tastierino con le dieci cifre decimali e una serie di lettere e simboli per le varie necessità.

Il progetto della CPU e delle altre unità elettroniche non costituiva particolari problemi anche se in un periodo in cui non erano stati inventati i microprocessori il progetto fu particolarmente ben eseguito.

Il gruppo di Perotto operò in questo caso dando prova di eccezionali capacità ingegneristiche combinando sapientemente tecnologie consolidate con tecnologie di più recente sviluppo puntando ad un risultato di efficacia ed affidabilità. L’elettronica era realizzata esclusivamente con componenti discreti, in particolare transistor con package TO-18 e diodi saldati su circuiti stampati su piastra di bachelite.

Il progetto era quasi ad un punto conclusivo quando nel 1963 l’azienda Olivetti, rimasta anche orfana del suo leader Adriano Olivetti scomparso prematuramente, era oramai sulle soglie della bancarotta.

La cordata di banchieri e industriali che si accingeva ad una importante operazione di salvataggio e ristrutturazione impose la vendita della divisione elettronica agli americani della General Electrics. Poiché l’utilità di un computer da tavolo, già messa in discussione più volte all’interno di Olivetti, non era percepita neanche dai manager statunitensi era chiaro che il progetto di Perotto rischiava seriamente la chiusura. Tuttavia in azienda doveva esserci più di un estimatore del lavoro svolto perché fu attuato uno stratagemma che consentì al gruppo di guadagnare un po’ di tempo.

Il progetto Programma 101 fu ridenominato da “Calcolatore da Tavolo” a “Calcolatrice da Tavolo”. Il Calcolatore, al maschile, implicava “elettronico” e quindi alienazione alla GE, mentre il termine “Calcolatrice”, al femminile, evocava il core business meccanico della Olivetti e significava la permanenza in Italia e la continuità aziendale.

A questo punto il tempo era il fattore più critico e il gruppo avrebbe dovuto produrre rapidamente il suo risultato finale. Questa volta la sfida implicava il mantenimento del posto di lavoro.

Risolti i problemi riguardanti l’elettronica e la gestione dell’input output restava da mettere a punto uno parte importante e critica per la reale usabilità e applicabilità della macchina, l’organizzazione logica e il linguaggio di programmazione.

Il sistema doveva essere sufficientemente semplice da essere utilizzabile direttamente dall’utente finale che si presupponeva competente nel suo dominio applicativo ma privo di conoscenze informatiche all’epoca riservate a pochi specialisti.

L’unità aritmetica era in grado di effettuare le quattro operazioni elementari più la radice quadrata su numeri con precisione di 22 cifre a virgola fissa di cui 15 decimali.

La Programma 101 lavorava con una codifica dei caratteri di tipo BCD usando 4 bit per ogni carattere e l’unità minima di informazione indirizzabile era costituita da numeri di 11 cifre. La memoria della macchina fu organizzata in 10 “registri” di 24 caratteri ciascuno.

L’unità logica era in grado di gestire etichette e operazioni di salto condizionato, incondizionato, azzeramento di registri, trasferimento di valori da un registro all’altro e la stampa del valore di un registro.

Alcuni dei registri erano specializzati e avevano scopi precisi e particolari.

Il registro M, o mediano, era quello in cui confluivano i dati immessi da tastiera e poteva essere utilizzato come operatore nelle varie operazioni aritmetiche.

Il registro A, o accumulatore, era il registro operativo più importante utilizzato nelle varie operazioni. Il registro R, o risultato, era il registro dove confluiva il risultato a precisione massima delle operazioni o il resto dell’operazione di divisione.

Vi erano poi due registri, denominati B e C riservati alla memorizzazione di dati o costanti che potevano essere utilizzati come operatori, tre registri denominati D, E ed F che potevano essere utilizzati a scelta del programmatore per memorizzare dati o per memorizzare istruzioni di programma e infine due registri denominati P1 e P2 che potevano essere utilizzati esclusivamente per memorizzare istruzioni di programma.

La macchina poteva essere utilizzata in modo manuale oppure la stessa sequenza di operazioni svolta manualmente poteva essere memorizzata come programma. In questo caso era possibile introdurre una etichetta costituita da uno o due caratteri e poteva essere introdotta l’istruzione di salto condizionato o incondizionato.

Le operazioni venivano svolte digitando sulla tastiera il primo operando numerico, che implicitamente veniva memorizzato nel registro M, poi veniva premuto uno dei tasti sul tastierino che permetteva di trasferire tale valore nell’accumulatore o in un altro registro, successivamente veniva introdotto il secondo operando, che veniva ancora una volta memorizzato in M e infine veniva premuto il tasto corrispondente all’operazione aritmetica. L’unità aritmetica a questo punto effettuava l’operazione tra il registro M e il registro A e poneva il risultato finale in A troncato con la precisione impostata attraverso un apposito selettore a rotella collocato sul lato destro della macchina.

Se prima dell’operazione veniva premuto uno dei tasti contrassegnati da B a F il corrispondente registro veniva utilizzato nell’operazione in luogo di M.

Il set di istruzioni della P101 costituisce un linguaggio di programmazione Turing-completo, per cui la macchina era a tutti gli effetti un vero computer.

Premendo un apposito interruttore, tutti i tasti premuti venivano interpretati come istruzioni di programma e memorizzati a partire dal registro P1. L’utente dopo aver imparato ad operare con la macchina poteva facilmente programmarla attivando l’apposito interruttore e digitando esattamente la stessa sequenza di tasti che avrebbe utilizzato in modalità manuale, avendo l’accortezza di inserire una etichetta per contrassegnare il punto di inizio del programma ed eventuali etichette in posizioni intermedie che costituivano le destinazioni delle eventuali istruzioni di salto.

I programmi contenuti in memoria si potevano registrare su una scheda magnetica premendo un interruttore e inserendo la scheda rivolta secondo il lato che si desiderava scrivere.

Tramite un accorto uso dei registri era anche possibile salvare lo stato del programma in modo che leggendo una scheda magnetica questo fosse conservato. In questo modo era possibile sviluppare programmi anche molto lunghi che venivano decomposti in sottoprogrammi memorizzati su schede diverse e caricati in sequenza.

Quando il primo prototipo perfettamente funzionante fu presentato al management aziendale si decise di esporre la macchina come prodotto futuristico presso la World Faire di New York in programma dal dicembre 1964 al gennaio 1965. L’architetto e designer Mario Bellini fu incaricato di progettare il case del nuovo computer da tavolo e il risultato fu un design dalle linee essenziali e dal valore ergonomico che ancora oggi evidenzia la sua modernità.

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La Programma 101. Si noti al centro il lettore di schede e sulla destra le due spie luminose rettangolari rossa e verde che assieme alla stampante collocata sulla sinistra al di sopra del tastierino costituivano l'output della macchina. Credits museodellascienza.org

La Programma 101 fu inizialmente presentata presso la fiera di New York dedicata all’innovazione e al mondo del futuro con la stessa logica con cui le case automobilistiche presentano prototipi avveniristici, che mai entreranno in produzione, presso le fiere dedicate ai motori: una dimostrazione di capacità e potenzialità tecnologiche per poi rinviare alle auto di serie effettivamente in vendita. I prodotti di serie per l’Olivetti erano le nuove calcolatrici meccaniche da tavolo della serie Logos. Il filmato che introduceva la P101 nella sua saletta riservata al mondo del futuro ipotizzava scenari fantascientifici in cui bambini e casalinghe usavano il computer Olivetti nella loro vita quotidiana. Fino ad allora il computer era qualcosa di misterioso che incuteva diffidenza ma nel futuro questo sarebbe diventato un oggetto d’uso comune e quotidiano a servizio del tempo libero grazie alla nuova invenzione di Olivetti. Dopo il filmato la P101, dal vivo, calcolò l’orbita di un satellite con pochi semplici gesti del tecnico Olivetti.

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Il padiglione Olivetti con la P101 alla New York World Faire del 1964-65. Credits storiaolivetti.it

Fu un enorme successo, la voce che Olivetti aveva realizzato un computer da tavolo si sparse rapidamente e uscirono entusiastici articoli sulla stampa americana.

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Articoli comparsi sulla stampa americana dopo la presentazione della Programma 101.

Il management Olivetti decise quindi di mettere effettivamente in produzione la P101 destinandola inizialmente soprattutto al mercato americano ritenuto più pronto ad accogliere un prodotto di questo tipo.

Alla fine furono vendute oltre 44.000 P101. La Nasa ne acquistò una ventina. Con la desecretazione del progetto Apollo si seppe che erano state ampiamente usate dagli ingegneri strutturali e dai fisici orbitali che le ritenevano utilissime perché permettevano l’esecuzione di algoritmi complessi senza la necessità di rivolgersi al centro di calcolo condiviso con tutte le lentezze che il processo delle elaborazioni batch a quei tempi richiedeva.

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Le immagini che mostrano fisici e ingegneri della Nasa al lavoro con la Programma 101 durante il Progetto Apollo. Credits storiaolivetti.it

Un lustro più tardi la tecnologia a stato solido rendeva il progetto dei calcolatori da tavolo più semplice ed economico e l’HP acquistò per 900.000 dollari i diritti di sfruttamento del brevetto Olivetti iniziando a produrre su vasta scala le calcolatrici programmabili di cui le HP 41C finite a bordo dello Space Shuttle erano figlie.

L’Olivetti era fuori dalla competizione. Dal 1963 non disponeva più di una divisione elettronica e continuava a produrre bellissime macchine da scrivere meccaniche.

Stefano Capezzone
Marzo, 2015

 

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14 Commenti

  1. Ernesto Sorrentino 25 Marzo 2015
  2. Emanuele 25 Marzo 2015
  3. En Can 25 Marzo 2015
  4. alegiaco 26 Marzo 2015
  5. riky2k 26 Marzo 2015
  6. FabrizioLiberatore 28 Marzo 2015
  7. Pb 25 Aprile 2015
  8. Alessandro Cattaneo 25 Aprile 2015
  9. Cremo 1 Giugno 2015
  10. Giovanni URSO 14 Giugno 2015
  11. Giovanni URSO 14 Giugno 2015
  12. Seb Daino 8 Ottobre 2015
  13. Gio Rossi 13 Novembre 2021

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