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martedì 4 settembre 2012

Intel 4004: il microprocessore che è uscito fuori dal sistema solare

di Aldo Domenico Ficara


Abstract


L’ affidabilità della tecnologia a microprocessore, nata nel 1972 per merito dell’italiano Federico Faggin, è riuscita a gestire le prime sonde spaziali Pioneer, funzionando correttamente per oltre 40 anni. Il microprocessore Intel 4004 oggi nella terra rappresenta la preistoria dell’elettronica digitale, mentre nello spazio onora l’ingegno dell’uomo fuori dai confini del sistema solare



Quarant'anni fa Intel presentava il 4004, ritenuto il primo microprocessore monolitico in silicio della storia, dando così il via alla rivoluzione digitale. L'Intel 4004 aveva una frequenza di 740 kHz, richiedeva 12 volt per l'alimentazione e poteva indirizzare fino a 640 Byte di memoria RAM, e al suo interno c'erano 2.300 transistor. Gli elementi funzionali integrati nel 4004 erano: 16 registri general purpose; program counter e tre livelli di stack; ALU binaria e decimale; decodifica di istruzioni e controllo per gli elementi funzionali interni del CPU; generazione dei segnali di temporizzazione sia per il CPU che per il resto del sistema MCS-4 e controllo del bus esterno per le memorie e per la funzione di I/O. Insomma per il 1972 una vera e propria rivoluzione tecnologica. Questa rivoluzione tecnologica la si deve a Federico Faggin, laureato in fisica summa cum laude nel 1965 all'Università di Padova, dove venne subito nominato assistente incaricato. In seguito lo stesso Faggin venne assunto, nel 1967, dalla SGS-Fairchild (oggi STMicroelectronics) ad Agrate Brianza, dove sviluppò la prima tecnologia di processo per la fabbricazione di circuiti integrati MOS (Metal Oxide Semiconductor) e progettò i primi due circuiti integrati commerciali MOS. Solo nel 1970 passò alla Intel, che sarebbe poi divenuta un gigante dell'informatica. Qui collaborando con Ted Hoff e Stanley Mazor che avevano proposto una nuova architettura per la realizzazione di una nuova famiglia di calcolatrici della società giapponese Busicom. sviluppò il progetto del primo microprocessore, appunto il 4004 (inizialmente denominato MCS-4), contribuendo con idee fondamentali alla sua realizzazione. Nel 1972 la storia di questo microprocessore si incontra con i viaggi spaziali, infatti, la navicella Pioneer 10 fu progettata con la tecnologia Intel. Pioneer 10 è una sonda spaziale lanciata il 3 marzo 1972, essa fu la prima navicella spaziale ad attraversare la fascia principale degli asteroidi del sistema solare, la prima ad effettuare osservazioni dirette di Giove e il primo oggetto creato dall'uomo a lasciare il Sistema solare il 13 giugno 1983, quando oltrepassò l'orbita di Nettuno, il pianeta più distante dal Sole. Il 2 marzo 2002 la NASA è riuscita a ristabilire un contatto con la sonda Pioneer 10, esattamente 30 anni dopo il suo lancio. L'impresa ha richiesto l'utilizzo delle due più grandi antenne della rete di ascolto per lo spazio profondo, quella di Goldstone, in California, e quella di Madrid, entrambe di ben 70 metri di diametro. Il contatto era stato stabilito l'ultima volta nel giugno 2001, quando la missione fu chiusa ufficialmente. La sonda è apparsa ancora in buona salute. Il generatore a radioisotopi fornisce energia sufficiente al funzionamento dei più importanti sistemi di bordo e dell'unico strumento scientifico ancora in funzione, un contatore Geiger, poiché quasi tutti gli elementi riscaldanti sono stati spenti. La sonda si trovava a una distanza di 11,9 miliardi di chilometri dalla Terra, e proprio per questo, fra l'invio dei comandi e la ricezione delle risposte passano oltre 22 ore. Il contatto con la sonda fa parte di uno studio di tecnologia delle comunicazioni, ma i dati del contatore Geiger sono ancora estremamente interessanti. Ad analizzarli è James Van Allen (lo stesso delle famose fasce), dell'Università dello Iowa, che negli ultimi anni ha seguito la diminuzione del numero di particelle misurate. Secondo Van Allen, il Pioneer 10 si trova ancora nella zona di influenza del Sole e non ha raggiunto il confine dell'eliosfera, che segna il vero inizio dello spazio interstellare. Da qualche anno a questa parte si discute delle decelerazioni inspiegabili dei veicoli spaziali Pioneer, dovute forse a una forza gravitazionale di lunga gittata che non è osservata sulla Terra. L'anomalia Pioneer è stata analizzata dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Pisa, che analizzando queste orbite, ha concluso che una forza simile a quella che agisce sulle Pioneer non può essere la stessa che agisce su i satelliti principali di Nettuno, ovvero Tritone, Nereide e Proteus, perché le perturbazioni anomale che ne deriverebbero sarebbero troppo grandi per sfuggire a un rilevamento. Un vero e proprio rompicapo. Se non è di origine gravitazionale, che tipo di forza sta agendo sulle sonde Pioneer? Forse sono forze attrattive aliene che vogliono scoprire i segreti della tecnologia Intel 4004, ma questa è un'altra fantastica storia.