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Arriva l'architettura parallela e il computer corre più in fretta Arriva l'architettura parallela e il computer corre più in fretta GLI attuali computer sono essenzialmente basati su processori singoli, ovvero il «motore» che esegue le operazioni di base come addizioni, moltiplicazioni o comparazioni tra numeri, è uno solo. I programmi per queste macinine sono costituiti da sequenze di passi che il processore esegue uno alla volta. Grazie al miglioramento delle tecniche di realizzazione dei circuiti, i computer diventano sempre più veloci, ma la corsa a migliori prestazioni è in atto anche su un piano strutturale. Per quanto veloci e efficienti, infatti, i computer a elaborazione seriale nascondono almeno due gravi limiti: il primo è che, durante ogni fase di calcolo, solo una parte del processore è davvero attiva: la parte che procura le informazioni oppure l'unità di calcolo vera e propria; il secondo è che ogni elaborazione può essere suddivisa in fasi indipendenti runa dall'altra, e quindi eseguibili da processori separati. Lo studio dei sistemi d'avanguardia ha messo in evidenza la possibilità di realizzare architetture strutturalmente molto diverse tra loro, ognuna delle quali può rivelarsi utile in tipi diversi di elaborazione. Da un lato si approntano complessi sistemi di interconnessione tra i processori, dall'altro si aumenta il rendimento assegnando carichi elaborativi a tutti i componenti in ogni fase di elaborazione. Una delle maggiori cause di lentezza dei computer convenzionali sta nell'accesso alla memoria. Se occorre operare tra due valori presenti in memoria, il processore preleva il primo, poi preleva il secondo valore, esegue l'operazione e quindi ripone il risultato nuovamente in memoria. Durante il prelievo del primo dato il canale di accesso alla memoria è occupalo e quindi italiana ha approv «Il computer più veloce del Wnon può essere usato per ac- cedere al secondo. La potenzialità dell'unità di calcolo viene quindi vanificata nell'attesa dei dati. Per certi tipi di elaborazione esiste una risposta molto efficice che consiste nell'organizzare la memoria a «banchi» diversi, diciamo 8, accessibili separatamente, a primo indirizzo di memoria (cioè la locazione in cui è memorizzato il primo numero da elaborare) è nel primo banco di memoria, il secondo indirizzo è nel secondo; il nono indirizzo è di nuovo nel primo banco, U decimo nei secondo e così via. Con questo sistema i dati possono essere richiamati contemporaneamente attraverso canali differenti, e l'unità di calcolo può immediatamente operare su di essi. I calcoli in virgola mobile possono essere frazionati in segmenti (calcolo di esponente e mantissa) ognuno dei quali può essere esegui- ovato SAX, satellite più istruzioni simultaneamente. I programmi di queste macchine devono essere opportunamente organizzati in maniera da raggruppare le istruzioni che il processore legge simultaneamente. Con questi rapidi cenni su architetture pipeline, memorie a banchi paralleli e macchine VLIW, abbiamo visto in quale direzione si muovono, accanto agli sviluppi delle tecniche di costruzione dei circuiti, gli studi per aumentare la velocità e il rendimento dei processori seriali. In alcune applicazioni scientifiche, però, vi sono calcoli che tirano in ballo centinaia di milioni di variabili per i quali anche questi velocissimi processori, oggi peraltro in avanzata fase di sperimentazione, sì rivelano ancora inadeguati. E' stato valutato attorno a un miliardo il numero di istruzioni che un processore seriale potrebbe eseguire se la velocità di propagazione delle informazioni fosse pari a quella della luce nel vuoto. Ed è ancora poco per i calcoli della dinamica dei pianeti o dei sistemi multi-dimensionali. Per queste applicazioni l'unica risposta possibile è data dai veri computer paralleli, intesi come reti di connessioni tra più processori. Molte sono le strategie seguite dai ricercatori per disegnare le architetture fondamentali dei computer paralleli: si va dai criteri di assegnazione dei compiti ai singoli processori, alla scelta degli stessi, al modo di impartire le istruzioni. A seconda delle applicazioni si può optare per una distribuzione dei carichi elaborativi a ripartizione di campo d'azione oppure funzionale. Secondo il primo criterio ogni processore si occupa del calcolo delle variabili che interessano una regione definita della realtà in esame ricalcando così il est» (dis. di Lastrego & Testa) to da una unità di processo. Con le architetture «pipeline» — letteralmente: a concatenazione — si possono eseguire calcoli costituiti da passi elaborativi sempre uguali. Se il calcolo è portato a termine, diciamo, in dieci passi, dieci processori si occuperanno ognuno di un passo. Alla fine del decimo ciclo, il decimo processore fornirà il risultato finale e sarà pronto a completare l'elaborazione che il nono processore a sua volta gli fornisce. Un'altra classe di macchine a processo parallelo sono le «VLIW» (Very Long Instruction Word, istruzione molto lunga). Strutturalmente, le macchine VLIW possiedono diverse copie di ogni unità funzionale in modo che, durante ogni ciclo di elaborazione, nel momento in cui un processore convenzionale preleverebbe una singola istruzione dalia memoria, vengono prelevate e per osservare il cielo nei raggi X resti delle Supernove (stelle morte in una catastrofica esplosione) saranno indagati dal Sax insieme alle galassie dai nuclei attivi e ai quasar, oggetti lontanissimi che irraggiano energie straordinarie. Le scoperte che si attendono dal Sax sono moltissime, e gli strumenti a bordo del satellite (per la maggior parte realizzati dalla Laben di Milano) sono senz'altro all'altezza dei compiti, richiesti. Basti pensare che gli specchi cilindrici dei concentratori di raggi X dovranno essere ultralisci, cioè le rugosità non potranno superare il milionesimo di millimetro (dieci atomi uno sopra l'altro misurano appunto un milionesimo di millimetro) o che la parete ultrafine di un sensore (pochi millesimi di millimetro) dovrà sopportare 5 atmosfere di pressione. Si tratta di tecnologie di avanguardia destinate a un duro collaudo prima a terra e poi nello spazio, e che sicuramente troveranno impieghi in molti altri campi. Gli scienziati che studiano la fusione nucleare sono già interessati alle superfici supérli-