Cpu on Melabit

F.F. ovvero Federico Faggin

Fri, 05 May 2023 06:00:00 +0000

Ci sono volte in cui le traiettorie pseudocasuali delle nostre vite si dipanano in percorsi imprevedibili, finiamo per caso ad una festa ed incontriamo l’anima gemella, sbagliamo la preparazione di un campione e vinciamo il premio Nobel.¹

A me non è successa né l’una né l’altra cosa, però oggi (ieri per chi legge) una serie di circostanze fortuite mi hanno portato ad incontrare uno degli uomini che ha contribuito di più a plasmare la nostra epoca, Federico Faggin, l’inventore del microprocessore, l’Intel 4004, nato per finire in una calcolatrice e diventato il punto di partenza di una delle principali rivoluzioni tecnologiche e culturali della storia. La sua sigla F.F. è incisa, a futura memoria, sul chip di tutti i 4004 prodotti.

Che dire? Nella mia vita ho incontrato due o tre premi Nobel e ho avuto a che fare con alcuni personaggi di grandissimo spessore, ma Faggin è una vera leggenda nella storia della tecnologia, e non avrei mai pensato di poterlo incontrare di persona e di chiacchierare per qualche minuto con lui. Una persona consapevole di essere un genio della tecnologia, ma allo stesso tempo cordiale e incline a scherzare, che ha saputo creare un’atmosfera informale e rilassante davvero molto piacevole."

È stata davvero una grande, grandissima emozione. E ci è pure scappata la dedica sul suo ultimo libro.

– Photo opportunity di Federico Faggin (al centro) con il relatore della sua tesi di laurea, un ancora arzillo professore emerito più che novantenne (il secondo, seminascosto, da sinistra).

– Due chiacchiere con uno dei miti della mia vita.

Senza dimenticare chi sbaglia strada, si ritrova in un bosco tenebroso e scrive una delle opera più importanti della letteratura mondiale. ↩︎

Apple Silicon: un nuovo inizio

Tue, 23 Jun 2020 10:00:00 +0000

Qualche veloce considerazione sull’ultima parte del Keynote di ieri, con l’annuncio del passaggio dei Mac ai processori Apple Silicon basati su ARM. Sono solo delle note sparse, buttate giù durante la presentazione per focalizzare meglio quello che veniva annunciato. Nei prossimi mesi non mancheranno le occasioni per approfondire il significato di questa ennesima transizione compiuta da Apple.

Confermato, proprio alla fine del Keynote, il passaggio dei computer Macintosh ai nuovi processori basati su architettura ARM, la stessa utilizzata negli iPhone e negli iPad. Con il solito genio del marketing i nuovi processori vengono denominati Apple Silicon, un nome decisamente più accattivante della sigla A12Z usata dai tecnici.
Tim Cook afferma subito che Apple ha lavorato insieme agli amici della Microsoft per portare da subito la suite Office sulla nuova piattaforma. I tempi sono decisamente cambiati e la Microsoft, almeno a parole, non è più il nemico giurato di Apple.
C’è un po’ troppa enfasi nel mettere in evidenza la fluidità dei nuovi processori targati Apple nel gestire le applicazioni che gli vengono date in pasto. Mi fa venire più di un dubbio. Perché una cosa è vedere che un Mac Pro con processore Apple Silicon è in grado di gestire velocemente un documento Word di una pagina, un’altra è verificare cosa succede quando il gioco si fa duro e bisogna lavorare su file di grosse dimensioni. Capisco che nel corso di un Keynote sia più importante l’aspetto scenografico di quello tecnico, ma ci vorranno parecchie prove più approfondite per valutare la velocità dei nuovi processori in scenari realistici.
Come era prevedibile quelli di Apple hanno ritirato fuori dal cilindro le due vecchie tecnologie usate nel corso dell’ultima transizione dai processori PowerPC ad Intel, e cioè Universal e Rosetta. Con la prima si può fare in modo che un programma contenga sia il codice binario dei processori Intel che di quelli Apple Silicon, e possa quindi girare indifferentemente sia sui Mac di oggi che sui nuovi modelli con processore Apple. Per uno sviluppatore è molto facile realizzare questa specie di magia, basta solo ricompilare il programma con le opzioni giuste. Non dovrebbero esserci problemi. Rosetta invece è un sistema di virtualizzazione che traduce il codice binario per i processori Intel in quello tipico dei processori Apple. La prima versione di Rosetta, quella usata per gestire il passaggio da PowerPC ad Intel, funzionava ma era piuttosto lenta, vedremo cosa succederà con questa nuova versione. Di certo non è una cosa facile, non a caso questa volta la traduzione sarà eseguita (se possibile) al momento dell’installazione del programma e non al volo, ogni volta che lo si lancia. Vedremo.
In parallelo a Rosetta (o inglobato in questa?) ci sarà un sistema di virtualizzazione in grado di far girare sui nuovi Mac con processore Apple anche Linux e chissà, forse anche Windows e le versioni precedenti di macOS. L’impressione è che Apple abbia fatto un accordo con Parallels per lo sviluppo di questo sistema di virtualizzazione. Sembra una copia del sistema analogo presente in Windows 10. Non c’è niente di male a riprendere le idee buone della concorrenza, bisogna vedere come vengono implementate.
Una cosa molto interessante dei nuovi processori è la possibilità di far girare nativamente le applicazioni per iPhone e iPad. Mi chiedo solo che fine abbia fatto la tecnologia Marzipan (o Catalyst), e quanto abbia contribuito a porre le basi di questa nuova funzionalità.
È disponibile da subito per gli sviluppatori il Developer Transition Kit (DTK), un Mac Mini con processore A12Z. Sarebbe bello riuscire ad averne uno, costa solo 500 dollari, ma purtroppo va restituito ad Apple alla fine del periodo di transizione. Niente da fare, io non ci riuscirei mai.

Apple prevede di concludere la transizione ai nuovi processori in soli due anni, ma intanto continuerà a produrre nuovi Mac basati su Intel. Mi chiedo quanto possa essere saggio acquistare questi modelli destinati a diventare obsoleti in breve tempo. L’ultima transizione da PowerPC ad Intel danneggiò parecchio chi aveva (incautamente) acquistato gli ultimi Mac con PowerPC.
Infine, ma non meno importante, questo segna la fine degli Hackintosh, i comuni PC su cui si può far girare macOS. Di certo Apple non ha deciso di passare ai suoi processori per contrastare questo fenomeno, che è e rimane una piccolissima nicchia di mercato. Però è un peccato che venga a cadere una alternativa così interessante per tanti smanettoni del computer.

P.S. Dimenticavo, il nuovo macOS si chiama Big Sur, la località preferita dagli esponenti della controcultura degli anni ‘60. Forse Apple vuole sottintendere che abbandonare i processori Intel equivale a rompere con gli schemi culturali dominanti?

Ma quanto è veloce una CPU moderna?

Mon, 14 Jan 2019 06:00:00 +0000

– Foto: CPU Artworks.

Un anno fa proprio di questi tempi non si parlava altro che di Meltdown e di Spectre, due vulnerabilità appena scoperte che permettevano di accedere al contenuto della memoria interna del processore (la memoria cache) senza averne i diritti, consentendo (almeno potenzialmente) di recuperare dati riservati come password, dati bancari, certificati digitali e quant’altro.

A differenza del famoso Pentium Bug della metà degli anni ‘90,¹ Meltdown e Spectre non derivano da errori di programmazione ma sono quasi delle caratteristiche intrinseche dei processori moderni, troppo veloci rispetto al resto dell’hardware che li circonda.

Ma non voglio parlare qui di Meltdown e Spectre, va bene non seguire troppo l’attualità ma non esageriamo. È successo che, giusto in corrispondenza dell’anniversario, ho ritrovato sepolti sotto una pila di carte alcuni articoli che ne parlavano e, complice la reinstallazione del sistema operativo su un server, sono riuscito finalmente a leggerli, imbattendomi in un’informazione piuttosto interessante che vale la pena condividere.

Come ho detto prima, i processori (o CPU, Central Processing Unit) moderni sono veloci, anzi velocissimi, ad un livello che non riusciamo nemmeno ad immaginare. Per noi, già dei tempi dell’ordine del millisecondo (ms, 1 millesimo di secondo) non hanno un vero significato, sono troppo brevi rispetto all’esperienza comune. Figuriamoci cosa succede con intervalli di tempo ancora minori, a livello del microsecondo (μs, 1 milionesimo di secondo) o del nanosecondo (ns, 1 miliardesimo di secondo)!

Ma se proviamo a riportare questi tempi a qualcosa che possiamo capire direttamente, le cose prendono tutta un’altra piega.

In uno degli articoli più interessanti che ho letto dopo un anno, ho trovato la tabella riprodotta qui sotto, ripresa da un post di Jeff Atwood (autore del famoso blog Coding Horror, una lettura indispensabile per chi si occupa di programmazione), che ha sua volta l’aveva tratta dal volume Systems Performance: Enterprise and the Cloud di Brendan Gregg (e così sono a posto con le attribuzioni).

Nella tabella in questione, il tempo che una CPU odierna impiega per eseguire una operazione elementare, 0.3 nanosecondi corrispondenti a 3.3 GHz, viene scalato ad un secondo, un intervallo di tempo che siamo in grado di comprendere, traducendo in modo corrispondente un gran numero di altri tempi caratteristici del funzionamento di un computer.

1 ciclo di CPU	0.3 ns	1 s
Accesso alla cache di 1 livello	0.9 ns	3 s
Accesso alla cache di 2 livello	2.8 ns	9 s
Accesso alla cache di 3 livello	12.9 ns	43 s
Accesso alla memoria RAM	120 ns	6 minuti
Trasferimento dati da un disco a stato solido	50-150 μs	2-6 giorni
Trasferimento dati da un disco meccanico	1-10 ms	1-12 mesi
Trasferimento dati su Internet: da SF a NYC	40 ms	4 anni
Trasferimento dati su Internet: da SF alla Gran Bretagna	81 ms	8 anni
Trasferimento dati su Internet: da SF all’Australia	183 ms	19 anni
Riavvio di un sistema operativo virtualizzato a livello software	4 s	423 anni
Time-out di un comando SCSI	30 s	3000 anni
Riavvio di un sistema operativo virtualizzato a livello hardware	40 s	4000 anni
Riavvio di un computer	5 m	32 millenni

Nella tabella, SF sta per San Francisco, NYC per New York City.

Visti in questo modo i numeri sono stupefacenti. Una CPU odierna può sommare due numeri nell’equivalente di un secondo, ma deve aspettare pazientemente ben 6 minuti per ricevere i dati dalla memoria RAM del computer (una memoria che viene considerata velocissima) e fino a una settimana per riceverli da un già veloce disco a stato solido. Non parliamo nemmeno di quello che succede con un disco meccanico, che ha tempi di trasferimento corrispondenti a quelli dell’esercito di Cesare in viaggio verso la Gallia. E per una CPU il riavvio di un computer è una vera iattura: su questa scala temporale equivale ad aspettare che l’uomo moderno esca dal Paleolitico ed arrivi fino ad oggi.

Non so voi, ma quando vedo le cose in questa prospettiva non posso che levarmi il cappello davanti a chi progetta questi oggetti meravigliosi.

Molto interessante questo articolo su Science, How Number Theory Got the Best of the Pentium Chip, che tratta degli aspetti matematici dietro la scoperta del Pentium Bug. ↩︎