Commodore 64 on Melabit

70 anni di Fortran (più o meno)

Sun, 06 Oct 2024 06:00:00 +0000

Pochi giorni fa, il 20 settembre per essere precisi, il Fortran ha compiuto 70 anni.¹ La data scelta per il compleanno è un po’ anomala, per i software di solito si celebra la data in cui vengono presentati al pubblico,² mentre per il Fortran è stato scelto il giorno in cui gli sviluppatori dell’IBM hanno eseguito il primo programma scritto in questo linguaggio, ben tre anni prima della presentazione ufficiale.

Ad alto livello

Ed è una decisione pienamente giustificata, poiché il 20 settembre del 1954 accade qualcosa che avrebbe fatto la storia: per la prima volta un computer esegue un programma scritto in un linguaggio ad alto livello, molto più vicino al modo di pensare di un uomo, invece che in un linguaggio comprensibile solo alle macchine come l’assembler.

Un evento cruciale, che avrebbe reso la programmazione accessibile ad un numero sempre maggiore di persone, aprendo la strada alla diffusione capillare dei computer e innescando una trasformazione radicale della società e della nostra vita quotidiana. Non a caso David Padua³ sostiene che

è quasi universalmente riconosciuto che l’evento più importante del XX secolo nel campo dei compilatori – e in quello dell’informatica [in generale, ndt] – è stato lo sviluppo del primo compilatore Fortran tra il 1954 e il 1957. Dimostrando che è possibile generare automaticamente codice macchina di qualità a partire da descrizioni ad alto livello, il team IBM guidato da John Backus aprì le porte all’era dell’informazione.

Il primo programma?

Per quanto abbia cercato non sono riuscito a trovare il codice di questo primo programma in Fortran, ma non dovrebbe essere troppo diverso da questo,

– IBM 704 Fortran Programmer’s Reference Manual, 1956.

che cerca il numero più grande in una lista di numeri fornita dall’utente. Il programma è molto semplice e può analizzare non più di 999 numeri ma, quando l’unica alternativa era scorrere a mano colonne e colonne di numeri, doveva essere un bel passo in avanti.

Da notare la presenza dell’istruzione FREQUENCY, rimossa nelle versioni successive e più efficienti del compilatore, con la quale il programmatore poteva stimare il numero di volte in cui ciascun ciclo DO o test logico IF poteva essere eseguito, dando modo al compilatore di ottimizzare il codice macchina generato. L’ottimizzazione si basava sul nuovo (per l’epoca) metodo Monte Carlo, che non è per niente difficile da padroneggiare, ma che deve essere piuttosto difficile da programmare in un linguaggio a basso livello come l’assembler. Tanto di cappello per gli sviluppatori del primo Fortran!

Ottimizzare ottimizzare ottimizzare

La questione dell’ottimizzazione del codice generato dal compilatore era essenziale per il successo del nuovo compilatore Fortran. I computer di allora erano estremamente lenti e costosi, e i programmi dovevano essere molto efficienti per riuscire ad eseguire le operazioni richieste senza inutili sprechi di risorse. Il team IBM era consapevole che

se il Fortran, nei suoi primi mesi di vita, fosse in grado di tradurre qualsiasi programma sorgente scientifico ragionevole in un programma oggetto con una velocità pari alla metà di quella della sua controparte codificata a mano, l’accettazione del nostro sistema sarebbe in serio pericolo.

E ci sono riusciti. Un programma scritto in Fortran e tradotto in codice macchina attraverso il primo compilatore risultava effettivamente più lento di uno equivalente scritto in assembler, ma molto meno di quanto avessero temuto inizialmente gli sviluppatori.

Il grande vantaggio di poter programmare utilizzando un linguaggio ad alto livello, con una sintassi molto vicina all’inglese, compensava ampiamente questa perdita di prestazioni. Non a caso, in pochi anni l’uso dei linguaggi ad alto livello si diffuse così tanto da mandare l’assembler nel dimenticatoio.

Notarelle finali

Il manuale della prima versione del Fortran era davvero smilzo, appena 54 pagine. Niente a che vedere con i giganteschi tomi odierni, che riempiono 4-500 pagine per insegnare i rudimenti di un linguaggio di programmazione o di uno strumento software.

Negli anni ‘80 il Fortran era così popolare in ambito scientifico che poteva essere usato non solo sui grossi mainframe o sulle workstation e i minicomputer tanto diffusi in ambito universitario, ma perfino sui microcomputer economici come il Commodore 64 e lo Spectrum 48K, oppure (c’è bisogno di dirlo?) sul più potente Apple II. Certo, su queste macchinette non si poteva pensare di far girare una simulazione meteorologica o di generare un frattale in tempo reale, ma per imparare nella comodità di casa propria potevano essere più che sufficienti.

È curioso che i tre principali linguaggi di programmazione sviluppati negli anni ‘50, Fortran (1954), LISP (1958) e COBOL (1959) siano ancora in uso oggi, dividendosi in modo netto i campi di applicazione: il Fortran per il calcolo scientifico ed ingegneristico, il COBOL in campo finanziario e bancario. E il LISP? Beh, il LISP sta ben nascosto in tante cose odierne, fra cui emacs e Julia, e comunque rimane sempre il più affascinante dei tre.

Bibliografia

Qualche link per chi volesse approfondire:

Il sito di riferimento del linguaggio Fortran, fortran-lang.org.
A Brief History of FORTRAN/Fortran.
David Padua, The Fortran I Compiler, Computing in Science & Engineering, 2000.
Lee Phillips, Scientific computing’s future: Can any coding language top a 1950s behemoth?, Ars Technica, 2014.
Rud Merriam, This Is Not Your Father’s FORTRAN, Hackaday, 2015.
Liam Tung, This old programming language is suddenly hot again. But its future is still far from certain, ZDNET, 2021.

Lo so, ormai non sono più tanto pochi, ma negli ultimi tempi sono stato assorbito dal trasloco imprevisto del nostro istituto a causa di urgenti lavori di ristrutturazione. ↩︎
Anche in modo informale, come è successo per Linux, presentato per la prima volta su un newsgroup dedicato ad un sistema operativo ormai dimenticato. ↩︎
David Padua è professore emerito presso il Dipartimento di Informatica dell’università dell’Illinois a Urbana-Champaign. ↩︎

Schede perforate: Arriva il Commodoro

Sun, 06 Nov 2022 06:00:00 +0000

Il mio primo computer casalingo è stato il Commodore VIC-20, una tastiera beige da collegare alla TV che all’accensione metteva a disposizione ben (ben?) 3.5 kB di memoria (sì, avete letto bene, erano proprio 3.5 kilobyte, 3.500 byte).

Il VIC-20 costava poco, è vero, ma quei 3.5 kB disponibili erano davvero troppo pochi e mi costruii subito una scheda di espansione da 8 Kb di RAM statica, più lenta e costosa di quella dinamica ma con un circuito elettronico molto più semplice, adatto ad un hobbista inesperto come me. Accendere il VIC e avere 11.5 kB a disposizione sembrava un sogno. Peccato che il computer fosse inadeguato lo stesso.

Poco dopo vinsi al Totocalcio, avevo giocato con la mia ragazza e avevamo fatto 12, con il 13 avremmo guadagnato davvero un sacco di soldi. Ci accontentammo del nostro milione e mezzo di lire che, diviso in due, mi permise di comprare il Commodore 64, l’oggetto del desiderio dei giovani nerd di allora.¹

Il Commodore 64 (o il Commodoro per gli affezionati) all’esterno era praticamente uguale al VIC-20, ma dentro era tutta un’altra cosa. Non solo per i 64 kB di RAM, ma anche per la presenza di due coprocessori dedicati uno alla grafica e l’altro al suono, che sollevavano il processore principale da questi compiti e rendevano tutto più fluido.

Fonte: DrCommodore.it.

Anche se non sono mai stato particolarmente appassionato di giochi, c’erano due giochi per il Commodore 64 che mi hanno fatto perdere ore e ore davanti al computer e causato tante notti insonni.

Il primo gioco era Pitstop II, con lo schermo diviso in due e le soste obbligatorie per rifornirsi e cambiare le gomme. L’altro il favoloso Football Manager che, dicono gli esperti, è stato il primo simulatore del gioco del calcio dal punto di vista dell’allenatore, che deve gestire la squadra, comprare e vendere i giocatori e occuparsi degli aspetti economici del campionato, ma che poi assiste da bordo capo alla partita senza molte possibilità di intervenire. Un meccanismo semplicissimo, ma che proprio per quello catturava immediatamente e rendeva quasi impossibile staccarsi dallo schermo (Football Manager si può giocare online qui).

In cerca della magia di Football Manager ho provato a giocare ai gestionali calcistici moderni, ma sono troppo complicati, solo imparare le mille regole e regolette mi annoia e lascio subito perdere.

Ma il Commodore 64 per me non erano solo i giochi, anzi la cosa che mi piaceva di più era cercare nelle riviste del tempo programmi e routine interessanti da provare, che dovevo copiare pazientemente, riga per riga, sul Commodoro. Un lavoro certosino, ma che dava soddisfazioni quando si riusciva a far funzionare il programma.

La cosa peggiore è quando il programma non funzionava proprio, quando non era una questione di copia ma di codice sbagliato. E anche quella è stata una scuola di debugging, di ricerca dell’errore nel codice, tutto sommato anche nella vita, come con il maiale, non si butta via niente.

Fra tutti i programmi copiati me ne ricordo uno in particolare, un simulatore di circuiti logici che, a differenza del solito, mostrava come cambiava la forma d’onda del segnale in funzione dei dati in ingresso, una specie di oscilloscopio per segnali logici. Era lunghissimo e ci avrò messo chissà quanto a copiarlo e a correggere gli errori (miei), però era una cosa davvero avanzata per l’epoca e per quel tipo di computer.

Il Commodore 64 è stato per me anche una scuola di programmazione, per imparare a superare i limiti del suo BASIC e per spremere il più possibile dalla macchina. Avevo un bel po’ di volumi (fotocopiati) che parlavano del funzionamento interno del computer e con gli amici parlavamo ossessivamente, per ore, dei trucchi con i quali, a colpi di peek e poke, si poteva accedere alle locazioni di memoria non documentate (o meglio, documentate solo nei volumi in questione) e fargli fare le cose più incredibili.

Non è un caso che il mio primo articolo tecnico sia stato proprio dedicato ad un trucco di programmazione del Commodore 64, scoperto per caso. Più che un articolo era una breve lettera e il testo, a rileggerlo oggi, è davvero orribile, sembra più la dimostrazione di un teorema che un articolo da rivista, però quelli di Bit sono stati così gentili da pubblicarlo e mi hanno anche pagato!

Purtroppo il mio Commodoro ha fatto una brutta fine. Dopo qualche anno che non lo usavo più lo regalai ad una conoscente per farci giocare il suo bambino delle elementari. Durò una settimana o giù di lì, non so come ma il ragazzino riuscì ad infilare il connettore di alimentazione nella porta sbagliata e lo bruciò. Letteralmente. Più tardi ne ho comprato un’altro, e ho anche il Commodore 128 e l’unità a disco, ma non è la stessa cosa.

In realtà era solo uno degli oggetti del desiderio, l’altro era il Sinclair ZX Spectrum, ma non voglio assolutamente entrare nella guerra di religione Commodore vs. Spectrum. ↩︎