Come programmatori, ogni giorno diamo istruzioni a una macchina che le esegue fedelmente. Ma quanti di noi si sono fermati a pensare a cosa succede davvero in quella “scatola nera” chiamata CPU? Per me, che ho un piede nell’informatica e uno nell’elettronica, questa domanda è sempre stata di estremo interesse.
Volevo andare oltre l’astrazione del codice ad alto livello e toccare con mano la logica che anima un processore. Non con un saldatore, ma con lo strumento che conosco meglio: il linguaggio C.
Il Progetto: Simpletron, il nostro Computer Didattico
Lo spunto mi è arrivato da un esercizio geniale trovato nel libro “Il linguaggio C. Fondamenti e tecniche di programmazione”. L’idea è simulare un computer ipotetico, chiamato Simpletron.
Il Simpletron è una macchina volutamente semplice:
- Decimale: Opera su numeri decimali per rendere tutto più intuitivo rispetto al binario.
- Architettura di Von Neumann: Utilizza una memoria unificata (un array in C) per contenere sia le istruzioni del programma sia i dati.
- Set di Istruzioni Minimo (SML): Dispone solo delle operazioni essenziali di I/O, calcolo e salto (branching).
Simularlo significa ricreare in software i componenti fondamentali di una vera CPU: la Control Unit che orchestra il ciclo di fetch-decode-execute, la ALU (Arithmetic Logic Unit) che fa i calcoli e i Registri che mantengono lo stato.
Perché è un’esperienza che consiglio a tutti?
Scrivere questo simulatore non è solo un esercizio accademico. È un’illuminazione. Ti costringe a confrontarti con concetti che spesso diamo per scontati:
- I puntatori in C smettono di essere un costrutto astratto e diventano ciò che sono realmente: indirizzi di memoria.
- Il ciclo macchina (fetch-decode-execute) si trasforma da una nozione teorica a un ciclo while con uno switch che puoi debuggare passo dopo passo.
- Il confine tra hardware e software diventa improvvisamente più sfumato. Comprendi che la logica è logica, che sia implementata nel silicio o in un programma.
Questo progetto non solo consolida la conoscenza del C, ma costruisce una base mentale solida per chiunque, un giorno, voglia avventurarsi nella programmazione di FPGA o nella progettazione di hardware custom. Spoiler: lo faremo!
Spero che questo viaggio nel cuore del calcolatore vi affascini quanto ha affascinato me.
