L’UNESCO e le sue iniziative per l’informatica

John W. Backus e l’idea di un nuovo metalinguaggio formale per l’informatica

§ 2.1 - Le iniziative dell’UNESCO per l’informatica

Come ulteriore elemento “probatorio” di questo entusiastico fermento iniziale, quasi del tutto europeo, legato ad ALGOL troviamo il grande interesse che l’UNESCO, (l’Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Educazione, la Scienza e la Cultura) cominciò a dedicare a quello che non era un semplice fatto tecnologico, bensì  ad un nuovo fenomeno culturale da assimilare nella sua interezza e trasformare in una nuova disciplina  scientifica e, per molti versi, umanistica: l’informatica.

I primi passi che mosse l’UNESCO rispetto ad ALGOL, e alla nascente informatica, furono:

• Indire la prima ICIP, International Conference Information Processing, che si tenne a Parigi dal 15 al 20 giugno del 1959, ora considerata come il primo congresso dell’IFIP, di cui sotto. Tra i vari relatori anche J. W. Backus che presentò ufficialmente la sua notazione BNF.
• Fondare la International Federation of Information Processing Societies (IFIPS) che ha per ideatore un nome di eccellenza: Isaac L. Auerbach, ingegnere e informatico statunitense. Nasce nel 1960 come organizzazione globale per ricercatori e professionisti IT per condurre ricerche, sviluppare standard e promuovere la condivisione delle informazioni. Il suo gruppo, WG 2.1, dal marzo 1959 all'agosto 1988, ha curato i 52 numeri del Bollettino ALGOL

Regnecentralen (abbreviato RC, in italiano Centro di calcolo) è stata la prima società IT danese, originariamente creata come istituto di ricerca indipendente sotto l'Accademia delle scienze tecniche (ATV) il 12 ottobre 1955 con un finanziamento di 900.000 corone danesi ottenute con il Piano Marshall. 

Tre fautori geniali determinarono la fondazione di RC: 

• Niels Ivar Bech, che ne divenne anche amministratore delegato;
• il professor Richard Petersen, che era presidente del comitato per i calcolatori di ATV;
• Bent Scharøe Petersen (capo progettista di DASK).

Regnecentralen realizzò il computer di prima generazione DASK (abbreviazione di Danish Arithmetic Sequence Calculator) che fu presentato per la prima volta il 13 febbraio 1958. 

Dalla fine degli anni '60 RC aveva progettato una serie di computer per uso personale e commerciale i cui discendenti sono stati venduti fino agli anni '80.

Regnecentralen ci interessa perché lì mosse i primi passi da informatico, impegnato nel progetto ALGOL, Peter Naur, che insieme al Compiler Group, con Jørn Jensen,  svolsero un ruolo decisivo nello sviluppo dei primi traduttori ALGOL e nel lavoro per la realizzazione di linguaggi di alto livello internazionali . 

Le foto provengono dal bel blog clausib.blogspot.com ricco di curiosità storiche e urbanistiche su Copenaghen

§ 2.2 - Una questione di... genius loci

Quando cercavo notizie su ALGOL e la BNF ero anche curioso di conoscere i luoghi in cui essi erano stati concepiti.

In particolar modo mi chiedevo in quale edificio si fosse svolta la prima ICIP del 1959… Si trattava di una sede universitaria? Della sala conferenze di un prestigioso hotel? Di un edificio del governo francese? Non era dato saperlo. Nessuno, nel corso degli anni, si è preso la briga di cercare questo dettaglio.

A ricerca chiusa, mentre ultimavo l’impaginazione e chattavo amabilmente con l’IA di BING, mi salta in mente di fargli una domanda: «BING hai foto e/o notizie sulla sede UNESCO di Parigi nel 1959?» e ancora: «Sai se lì c’era uno spazio per fare conferenze?» e, finalmente si rivela l’arcano! 

Il potentissimo motore di ricerca dell’IA di Microsoft mi presenta in pochi secondi le immagini che cercavo da mesi, inutilmente altrove e, alla mia seconda domanda, risponde: «Certo! Si tratta dell’edificio “fisarmonica”. Quest'ultimo ospita una sala conferenze con una capienza di 900 posti…» e mi mostra altre informazioni.

A chi scrive di storia dell’informatica, ma anche di altre discipline, andrebbe insegnato che il luogo in cui nasce un fatto storico non è meno importante del fatto stesso: cosa sarebbe la Battaglia di Waterloo senza Waterloo, o Giulio Cesare che attraversa il Rubicone senza Rubicone?

Se questo ragionamento vale per una barbarie come la guerra perché non deve valere per un fatto culturale, scientifico, tecnologico? Una questione di... genius loci per l’appunto.

Per dare un'idea al visitatore di quanto interesse l'UNESCO avesse nei confronti dell'ALGOL, mettendo a disposizione per la prima ICIP un vero e proprio capolavoro dell'architettura contemporanea progettato da Pier Luigi Nervi,  e fugare definitivamente il dubbio che Backus avesse presentato la BNF nell’aia di una masseria, lo invito a fare un salto direttamente da qui su due splendidi siti dedicati al nostro illustre progettista e al suo Padiglione delle Conferenze che gli valse  il soprannome di "Michelangelo del cemento":

• La descrizione del progetto sul sito Laboratorio Pier Luigi Nervi egregiamente curato dal Politecnico di Milano.
• I principi strutturali dell'edificio spiegati attraverso tre animazioni sul sito Pier Luigi Nervi Costruire Correttamente 

il complesso degli edifici UNESCO di Place de Fontenoy 7 a Parigi: in rosso, il Segretariato; in verde, il padiglione a “fisarmonica” per le conferenze; in viola il terzo edificio. (Immagine ricavata da cattura su Google Earth).

La nascita della BNF

Come abbiamo visto in precedenza, nell’ambito dei lavori della Conferenza ICIP di Parigi del giugno ’59, John Backus presentò la sua notazione in un documento intitolato: 

“The syntax and semantics of the proposed international algebraic language of the Zurich ACM-GAMM Conference”[55]

in cui illustrava la formulazione del suo metalinguaggio formale applicato alla strutturazione del nascente Linguaggio Algebrico Internazionale. 

Era la prima stesura del suo reference language,[56] quella notazione poi così ampiamente utilizzata per la descrizione degli algoritmi nelle varie pubblicazioni successive, lasciando le specifiche per l’input/output alle realizzazioni effettive.  

È mio pensiero che Backus, da buon matematico, avesse deciso di realizzare la sua notazione per dipanare qualunque equivoco espositivo tra i partecipanti al progetto, riflettendo sulle molteplici cause che avrebbero potuto generare incomprensioni tra i formulatori del nuovo linguaggio:

La differente estrazione culturale in termini di lingua, formazione, provenienza, esperienze, ambiti operativi, ecc.

Le diverse aspettative interne agli USA di ACM, da una parte e di SHARE, DUO e USE dall’altra. A rafforzare la mia convinzione è la notizia di un malinteso che fece accogliere con favore una delibera sull’IAL approvata durante l'undicesima riunione di SHARE.[57]

L’equivoco fu originato da una lettura imprecisa del contenuto e del contesto della delibera dovuto al linguaggio impiegato che era intenzionalmente ambiguo. 

Ad aumentare la comicità del fatto è che nel corso degli anni certa storiografia ha spesso interpretato quella delibera come una piena adesione di SHARE ad ALGOL come linguaggio di programmazione universale! Sic.

Invece ora sappiamo bene che in realtà SHARE aveva a stento raggiunto un fragile accordo interno sulla convenienza di mantenere la molteplicità dei linguaggi di programmazione. 

 [55] Il documento è consultabile liberamente al seguente link: https://www.softwarepreservation.org/projects/ALGOL/paper/Backus-ICIP-1959.pdf 

 [56] Verbatim Transcript of the SHARE 11th Meeting, September 9-12, 1958, Appendix C-17, p. 1. SHARE Inc. Records (CBI 21), box 3, folder 17. 

 [57] Ibidem 

Traduzione della presentazione del  metalinguaggio formale di Backus alla Conferenza di Parigi 

Ho deciso di tradurre in italiano e pubblicare liberamente questo documento attraverso cui John W. Backus presentò ufficialmente la sua notazione BNF alla prima ICIP, International Conference Information Processing, che si tenne a Parigi dal 15 al 20 giugno del 1959 ora considerata anche come il primo congresso dell’IFIP.

Non essendo un madrelingua inglese mi sono avvalso di Google Traduttore ed ho poi dato una forma più comprensibile a certe frasi tradotte "stranamente".

Questo lavoro l’ho svolto per agevolare tutti coloro che spinti da necessità di studio o, come me, da pura curiosità autodidattica e passione per l’informatica, si sono imbattuti nella Backus Naur Form e desiderano capire come sia nata.

L’innovativa notazione ideata da Backus serviva per armonizzare e presentare gli sviluppi progressivi del nuovo linguaggio di programmazione ALGOL che venivano promulgati a mezzo stampa attraverso l’Algol Bulletin, redatto nelle fasi iniziali da Peter Naur quando lavorava alla Regnecentralen, e sul magazine dell’Association Computing Machinery, o ACM, Comunications of ACM.

Una lettura a dir poco interessante che ci restituisce l’atmosfera di quei tempi lontani in cui, nonostante i disastrosi esiti della II guerra mondiale e il clima della guerra fredda, gli scienziati di due continenti uniscono le forze per realizzare uno straordinario esperimento di informatica.

Ho scelto di pubblicare su di un documento esterno la traduzione per non appesantire ulteriormente questa pagina e offrire al lettore una memoria immediatamente fruibile del documento di Backus.

Attenzione!

1. Per non alterare i simboli impiegati originariamente da John Backus nel suo documento, ho ritenuto opportuno effettuare una serie di catture video lì dove comparivano segni grafici non presenti nel set di font Times New Roman con cui è stato redatto questo testo sul mio PC. Va da sé che il lettore/studioso/appassionato più zelante potrà riprodurre, se necessario, sicuramente con font vettoriali come il Cambria Math ciò che io mi sono limitato a copiare.
2. Il lettore noterà che la numerazione associata alla descrizione dei vari passi della notazione risulta alquanto discontinua; a tal proposito mi preme precisare che mi sono limitato a copiare verbatim il testo originale così come riportato nel documento di cui al seguente link: The syntax and semantics of the proposed international algebraic language of the Zurich ACM-GAMM Conference (softwarepreservation.org), limitandomi a disporre lo scritto su di una sola colonna anziché su due. Per la traduzione ho utilizzato una struttura tabellare che mi ha consentito di spostare, nella colonna di sinistra, i capoversi delle descrizioni in modo tale da agevolare la consultazione del documento tradotto. Seguono i link per i download della traduzione dei due formati

• download PDF (1,9MB)
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 [58] Jeuring, Johan; Meertens, Lambert; Guttmann, Walter (17 August 2016). "Profile of IFIP Working Group 2.1". Foswiki. Archived from the original on 8                     March 2021. Retrieved 2 September 2020. 

 [59] Cfr.: https://www.britannica.com/biography/Peter-Naur 

 [60] Cfr.: Devantier, Nicolai (4 gennaio 2016). "Den verdensberømte it-dansker Peter Naur er død". Computerworld 

 [61] Cfr.: "ACM Winner 2005 Peter Naur - Profile". Association for Computing Machinery. URL consultato il 11 marzo 2023 

 [62] Knuth, Donald E. (1964). "Backus Normal Form vs. Backus Naur Form". CACM. 7 (12): 735– 736. DOI:10.1145/355588.365140

Ho pensato che anche questo documento potesse tornar utile ad alcuni lettori sotto forma di file docx (544 kB) e PDF (614 kB)

Un doveroso approfondimento su di una storica azienda britannica che firmò decine di computer per gli usi più disparati tra cui l'803, il primo computer su cui girò ALGOL. Per omaggiare quel lontano antenato dei nostri PC ho deciso di realizzare anche una serie di modelli 3D, realizzati con SketchUp 2017 MAKE, i cui file sono tutti scaricabili sia dalla Warehouse di Trimble (previo account) che liberamente da Google Drive 

L’azienda - ELLIOTT: dai liuti ai computer

Elliott Brothers (London) Ltd è stata una delle prime aziende produttrici di computer degli anni '50 -'60 nel Regno Unito. La Elliott nasceva come bottega di liutai fondata a Londra nel 1804 da William Elliott (1780 o 1781-1853).

L’attività informatica fu avviata nel 1946, quando furono impiantati i laboratori di ricerca a Borehamwood e nel 1950 fu realizzato il primo computer Elliott 152.

La Elliott ha visto nei suoi laboratori nomi di illustri di pionieri dell’informatica britannica quali:

• Bobby Hersom, programmatrice impegnata nello sviluppo software del computer sperimentale Nicholas, dal 1953 al 1954, presso la Theory Division dello stabilimento;
• Sir Tony Hoare, impiegato dall'agosto 1960 al 1968, periodo in cui ha dato un apporto significativo per il sistema operativo del computer Elliott 503; ha implementato  ALGOL 60 sul computer Elliott 802 ed ha realizzato un compilatore ALGOL 60 per Elliott 803.
• Dina St Johnston, la fondatrice della prima software house inglese che  svolse lì il suo primo incarico da programmatrice dal 1953 al 1958.
• John Lansdown che inaugurò alla Elliott, nel 1963, l’era del CAD  su un computer Elliott 803.

Nel 1966 la società avviò un impianto di progettazione e produzione di circuiti integrati a Glenrothes, in Scozia, seguito da un laboratorio di ricerca sui semiconduttori di ossido di metallo (MOS).

Nel 1967, Elliott Automation si fuse nella società English Electric e nel 1968 la parte informatica della società fu rilevata da International Computers and Tabulators (ICT).

La macchina - La serie ELLIOTT 800

Nel 1957 la Elliott avviò la serie 800 con una prima macchina sperimentale l'801. Già l’anno successivo l'802 era un modello destinato alla produzione di cui furono venduti sette esemplari tra il 1958 e il 1961. 

Il tipo 803, nelle sue due versioni (l'803A prototipato nel 1959 e avviato alla vendita a partire dal 1960 e l'803B prototipato nel 1960 e avviato alla vendita a partire dal 1961) ebbe maggior fortuna vendendo oltre 200 computer a un prezzo unitario di circa 29.000 sterline del 1960 (equivalente a circa 800.000 € nel 2023). 

La maggior parte delle vendite riguardava la versione 803B, che possedeva una maggior potenza di calcolo. L’Elliott 803 si diffuse molto soprattutto nelle scuole superiori private e nelle varie università britanniche.  

L'Elliott 803 fu anche il computer utilizzato, come data logger,  nel primo sistema di controllo industriale al mondo: l'ISI-609; fu infatti utilizzato per questo scopo nel primo reattore nucleare dual purpose degli Stati Uniti, l'N-Reactor.

Oggi sopravvivono due computer Elliott 803 completi. Il primo è di proprietà del Science Museum di Londra, ma non è esposto al pubblico. Il secondo è di proprietà del National Museum of Computing (TNMoC) a Bletchley Park, è perfettamente funzionante e può essere regolarmente visto in funzione dai visitatori. 

Una foto con i… The Beatles!

Avevo appena terminato la stesura delle pagine dedicate all’ALGOL e alla BNF ed ero in cerca di qualche notizia sul primo computer su cui avesse girato quel linguaggio. Così dal web saltò fuori il nome del mitico Elliott 803 e subito cominciai ad aprire siti per acquisire notizie ed immagini.

Girovagando per siti dedicati ai computer vintage, ad un certo punto m’imbattei nella foto che vedete nell’angolo destro dell’immagine grande in cui sono ritratti alcuni studenti inglesi, con i classici capelli a caschetto stile The Beatles, che armeggiano intorno ad un Elliott 803.  

Una foto bellissima perché ci riporta nei favolosi anni ‘60 quando tutto doveva ancora accadere, tanto che da essa sembra quasi possibile poter ascoltare “She loves You”, un vecchio successo della celebre band inglese. 

Non sono nuovo a modellare “cose impossibili” con SketchUp e mentre guardavo questa foto, e altre tratte dalla rete, mi rendevo conto che di questo computer avevo zero dati dimensionali se non quelli striminziti forniti dalla pagina dedicata all’Elliott 803 su Wikipedia inglese. 

Ho contattato anche alcuni musei britannici che hanno piena disponibilità della macchina e dei dispositivi ad essa collegati chiedendo del materiale grafico dettagliato, ma non c’è stato niente da fare. Mi sono dovuto arrangiare con quanto ho trovato sul web.

Il mio intento era quello di regalare, oltre la parte testuale, anche una serie di modelli 3D a studenti ed appassionati che così avrebbero potuto eventualmente corredare le loro ricerche con del materiale grafico valido e dettagliato.

Il lavoro di ricostruzione e modellazione è stato veramente laborioso ed ha richiesto tre mesi di attività con sessioni anche di 7, 8 ore ma credo che ne sia valsa la pena.

Niente di grave, solo che mi dispiace di non aver potuto realizzare dei modelli precisi al millimetro e che in alcuni casi addirittura, quando le immagini non erano eloquenti, ho dovuto inventare letteralmente taluni dettagli minimi per completare il lavoro.

Se accidentalmente tra i lettori di questa pubblicazione si trovasse un modellista CAD appassionato e ben documentato su questa macchina sarei felicissimo di sapere che sia riuscito a realizzare quei dettagli che io ho potuto solo accennare.

Uno slideshow con i modelli 3D dei vari dispositivi realizzati per per la scena complessiva dell'immagine in apertura. In calce all'appendice sono forniti tutti i link per il download gratuiti

Composizione e principio di funzionamento di un Elliott 803

I computer della serie 800 erano macchine con architettura bit-seriale transistorizzate. Questi computer utilizzavano una memoria con nucleo magnetico in ferrite da 4096 o 8192 parole a 40 bit, comprendente 39 bit di parità.  

L'unità di elaborazione centrale era alloggiata in un armadio (1) e la sua circuiteria era stampata e composta da circuiti piuttosto elementari in cui la maggior parte dei segnali viaggiava su semplici cavetti elettrici. Una caratteristica insolita, anche per quel periodo, era l'uso di nuclei magnetici impiegati non solo per la memorizzazione ma anche come porte logiche. Questi nuclei logici avevano 1, 2 o 3 avvolgimenti di ingresso, un trigger per la lettura e un avvolgimento di uscita. A seconda della loro polarità, gli impulsi di corrente negli avvolgimenti di ingresso magnetizzavano il nucleo o si annullavano a vicenda. Lo stato magnetizzato del nucleo indicava il risultato di una funzione logica booleana. Per attivare, o azzerare, i core alternativi erano impiegati gli impulsi, designati con alfa e beta non sovrapposti e distribuiti su 2 fili, di un clock bifase. Così, il passaggio da uno a zero produceva un impulso sull'avvolgimento di uscita. I core che ricevevano impulsi di trigger alfa (alpha core) avevano input alimentati dal gate che venivano attivati nella fase beta (beta core). Dal momento che all’epoca i transistor erano costosi e ogni porta logica ne richiedeva uno per amplificare l'impulso dell'avvolgimento di uscita; si faceva in modo che un singolo transistor guidasse gli ingressi di un piccolo numero di core. Se si dovevano pilotare più di 3 ingressi, era possibile pilotare fino a due transistor in più da ciascun core. 

Un secondo armadio (2) provvedeva all’alimentazione elettrica della macchina e, nel suo complesso, rappresentava una prima forma di gruppo di continuità, dal momento che il suo ingombro per più della metà ospitava un gruppo di batterie al nichel-cadmio con i relativi caricabatterie. Oltre a questo c’era un UPS supplementare da trasporto (3).

Un terzo armadio (4)  conteneva l'archiviazione di massa supplementare basata su di un insolito sistema a nastro magnetico, prodotto da Kodak, della larghezza di una  pellicola cinematografica standard, da 35 mm, rivestita con ossido di ferro. All'epoca questo nastro era utilizzato dall'industria cinematografica per registrare le colonne sonore dei film. Essendo la Elliott locata a Borehamwood, vicina quindi agli studi cinematografici di Elstree e ritenuta la Hollywood britannica, ciò spiega l'uso del supporto con pignone da 35 mm. Ogni bobina da 1000 piedi ~ 304.8 m contenevano 4096 blocchi da 64 parole (4096 x 64 x 39 = 10.223.616 bit, o l'equivalente di circa 1,3 megabyte).

Una console di controllo dell'operatore (5) lunga circa un metro e mezzo, consentiva di inserire manualmente istruzioni di basso livello per manipolare indirizzi e dati e poteva avviare, arrestare e far avanzare la macchina; su di essa era presente un cicalino che permetteva all'operatore di giudicare lo stato di un calcolo

L'input, l'output e l'archiviazione del programma principale avveniva tramite nastro di carta perforato ad alta velocità da 5 fori e codificato utilizzando il telecodice Elliott. Si scriveva e modificava il programma off-line su di una telescrivente (6) della Creed che, tramite un perforatore meccanico (7) “scriveva”, ad una velocità di 100 cps, il programma  sul nastro di carta; quando era pronto si lo si portava alla macchina che era collegata ad un lettore meccanico (8) e che lo leggeva  a 500 caratteri al secondo dopo di che si andava alla consolle di comando e si agiva sui i pulsanti appropriati per farlo funzionare. L’803 B era corredato anche da un plotter (9).

Il sistema necessitava di locali climatizzati poiché assorbiva circa 3,5 kW di potenza nella configurazione minima che arrivava a pesare 820 kg.

FILE 01 A typical installation of an Elliott 803