Il percorso della didattica

Benvenuto nel percorso di didattica di Tutanum, un wiki-manuale pensato per chi parte da zero e vuole arrivare a possedere l'intera catena del sapere che va dalla fisica della materia fino alle reti che collegano i computer, con un'ambizione dichiarata e cioè quella di darti tutte le conoscenze necessarie per ricostruire da solo, in casa o in laboratorio, i dispositivi che usi ogni giorno, e per sviluppare software in piena autonomia, senza dover mai cercare altrove le basi. Questo è un punto di riferimento che cresce con il tempo, e ogni pagina che leggi è stata scritta perché tu possa un giorno ripartire da qui e costruire qualcosa di concreto con le tue mani.

Il metodo resta quello della salita graduale, perché la scelta didattica che guida tutta la sezione è di salire la scala dalla base invece di arrampicarsi dai rami, e il primo gradino è un modello divulgativo chiamato Fisica Ontologica, che dispone la realtà in dieci strati dalle proprietà pure senza spazio e senza tempo fino alle particelle misurabili, ed è giusto dirlo subito con onestà, è un modello teorico ancora in discussione, che qui funziona da cornice narrativa prima della discesa concreta verso atomi, elettroni, correnti e campi, che sono gli ingredienti veri da cui è fatto ogni circuito e ogni processore.

La prima sezione, quella dedicata alla fisica, apre con i dieci strati e con l'elettricità di tutti i giorni, poi scende nella materia e nei semiconduttori che spiegano come il silicio diventi interruttore, e chiude con campi e onde, il racconto di come corrente e magnetismo si alimentino a vicenda per portare un segnale fino all'antenna.

La seconda sezione costruisce l'elettronica su quei fondamenti, con le leggi dei circuiti e i componenti passivi nella pagina sui circuiti e i componenti, la valvola e poi il diodo, il LED e gli alimentatori nella pagina sui diodi e alimentatori, il transistor bipolare e a effetto di campo come cuore di tutto, e infine amplificatori e operazionali, cioè come si fa a prendere un segnale debole e consegnarlo forte e pulito.

La terza sezione è dedicata alla radiotecnica, dove le onde elettromagnetiche diventano strumento pratico con la propagazione e le bande, dove le antenne e le linee di trasmissione mostrano come irradiare e convogliare energia, dove le modulazioni e gli apparati raccontano come un suono viaggi sulle onde e come un ricevitore lo ripesca, e dove il laboratorio radio raccoglie strumenti, misure e primi esperimenti veri.

La quarta sezione sale dal segnale al calcolatore, con la logica digitale degli zeri e degli uno, i circuiti combinatori che calcolano, i circuiti sequenziali e la memoria che ricordano, l'architettura di Neumann che organizza la macchina, la microarchitettura che ti fa costruire un processore istruzione per istruzione sul tavolo di lavoro, l'architettura del set di istruzioni e l'assembler che avvicinano la lingua della macchina alla tua, la memoria, i bus e l'ingresso/uscita che tengono insieme il tutto, e infine la pagina Neumann e Hebb, che confronta il calcolatore programmato con la rete neurale che impara, in dialogo con il libro di Psicologia Ontologica di questo sito.

La quinta sezione prende il calcolatore finito e lo governa, con la pagina sui sistemi operativi, quella sui processi e i thread, quella sulla memoria virtuale, quella sui file system, quella sull'ingresso/uscita e i driver, quella sul kernel e MINIX che apre il cofano di un sistema vero, e poi le due pagine che ti rendono autonomo nello sviluppo, il linguaggio C con cui sono scritti i sistemi veri e la pagina su come si costruisce il software dal sorgente al programma funzionante.

La sesta e ultima sezione collega le macchine tra loro, partendo dalle reti di calcolatori per continuare con il livello fisico dei cavi e delle radio, il collegamento dati che rende affidabile il tratto tra due vicini, la rete internet con i suoi indirizzi e i suoi instradamenti, il livello di trasporto che consegna i dati in ordine, le applicazioni e il web che usi ogni giorno, e la sicurezza di rete che chiude il cerchio con il tema per cui Tutanum esiste.

Le spiegazioni si appoggiano ai testi che il progetto custodisce nella sua cartella dei libri, e cioè il volume di elettronica analogica di Graffi e Gnudi, il manuale di radiotecnica per radioamatori, e i tre classici di Andrew Tanenbaum sull'architettura, sui sistemi operativi e sulle reti, oltre al testo di Tanenbaum e Woodhull che costruisce un intero sistema vero su MINIX, mentre la cornice filosofica arriva dalla Fisica Ontologica e il confronto tra l'architettura di Neumann e quella di Hebb guarda al libro di Psicologia Ontologica, e tutto questo materiale viene tradotto in parole piane con ogni termine spiegato alla prima comparsa e con le prove pratiche che chiudono ogni pagina.

La lettura ideale procede in ordine, dal primo gradino all'ultimo, e ogni pagina resta comunque leggibile da sola con un piccolo sforzo in più, mentre il menu del percorso che trovi a sinistra su schermi grandi e in cima alla pagina sui telefoni ti permette di saltare direttamente al punto che ti serve. Quando sei pronto puoi cominciare dalla fisica, e questa documentazione resta aperta a nuovi capitoli futuri dedicati alla programmazione avanzata, alla sicurezza operativa e ad altri argomenti che la strada suggerirà.

Come tutto il sito, anche questa didattica è rilasciata sotto licenza Creative Commons BY-NC-SA 4.0, e questo significa che puoi riusarla e condividerla per scopi personali e non commerciali, citando Tutanum e mantenendo la stessa licenza sulle opere derivate, così che la conoscenza possa circolare come circolano i pacchetti nella rete che imparerai a conoscere.