Dall’abaco al computer

Presentazione sul tema: "Dall’abaco al computer"— Transcript della presentazione:

1 Dall’abaco al computer
La pascalina; Il primo calcolatore in grado di compiere addizioni, sottrazioni, divisioni e moltiplicazioni; La macchina analitica; L’eniac; L’invenzione dei transistor; I circuiti integrati; I primi microprocessori.

2 Qual è stato il primo calcolatore della storia umana?
L’abaco Qual è stato il primo calcolatore della storia umana? L'ENIAC? La Pascalina? In verità se per calcolatore si intende un dispositivo meccanico per fare i calcoli si deve riconoscere che la prima macchina calcolatrice è stata l'abaco. L'abaco permette di eseguire addizioni, sottrazioni e anche moltiplicazioni e divisioni. L'idea di base è quella semplicissima di usare alcune palline come unità di conto; una pallina = 1; due palline = arrivati a dieci si usa una seconda serie per indicare le decine: una pallina = 10; due palline = arrivati a cento si usa una terza serie: una pallina = 100; due palline = Lo zero non c'è o meglio è rappresentato dall'assenza di palline su una serie. Nella sua forma più primitiva l'abaco consiste semplicemente di una serie di scanalature sulla sabbia sulle quali vengono disposte le palline. La parola abaco deriverebbe appunto dal semitico abq = sabbia. Una forma più evoluta usata dai Romani, è quella di una tavoletta con scanalature sulle quali vengono posti alcuni sassolini (in latino calx = pietra, calculus = pietruzza, sassolino) L'abaco più evoluto, o pallottoliere, consiste invece in una serie di aste sulle quali vengono infilate palline forate. L'abaco più semplice ha nove (o dieci) palline su ogni asta o scanalatura; una forma più elaborata prevede una prima serie di quattro o cinque palline, e una seconda serie di una o due palline che indicano ognuna una cinquina. A questo secondo genere appartiene l'abaco cinese nella foto a lato. L'abaco come strumento di calcolo fu reso obsoleto dall'avvento dei numeri arabi che consentono di fare i calcoli con carta e penna, in modo più semplice e affidabile. In effetti i numeri arabi altro non sono che un abaco trasferito su carta. Nonostante tutto l'abaco viene ancora usato in alcuni paesi del terzo mondo e in particolare in Cina.

3 La Pascalina Nel 1642 Blaise Pascal ,a soli diciannove anni,costruì la prima macchina addizionatrice con il nome di Pascalina.Con questa macchina addizionatrice si eseguivano somme e sottrazioni,e,nell’addizione consentiva di ottenere il riporto automatico. L’idea di Pascal era quella di sostituire alle palline infilate in un bastoncino una ruota avente sulla circonferenza dieci tacche equidistanti numerate da 0 a 9.Ogni ruota era dotata di tre quadranti che rappresentavano rispettivamente le unità ,le decine e le centinaia .Il miglioramento sia nella realizzazione del riporto ,eliminando così una delle maggiori difficoltà nell’effettuazione dei calcoli a mente. Nell’abaco, per passare da 9 a 0,in una colonna occorre portare le palline in posizione neutrale(rappresentata dallo 0)ed aggiungere una pallina alla colonna di sinistra .In un calcolatore a ruote basta far compiere un giro di ruota:quando questa passa per la posizione 0,un accoppiamento meccanico produce la rotazione di una tacca della ruota a sinistra realizzando in tal modo il rapporto di un’unità. Questa macchina venne costruita da Pascal per aiutare il padre Etienne, che da qualche anno era stato nominato intendente a Ronen dopo che era caduto in disgrazia per aver fatto resistenza a certi provvedimenti finanziari del governo.Essendo costituita da un complesso sistema di ingranaggi meccanici ,non venne brevettata subito ma venne perfezionata negli anni successivi e brevettata poi nel 1645 per evitare che qualcun altro si appropriasse dell’idea. Blaise ne curò anche la parte tecnica ,cercando di rendere la fabbricazione meno costosa e, quindi,più accessibile ed utilizzabile su larga scala. Quest’antenata del calcolatore è conservata nel museo Conservatorie National des Artes et Metieres di Parigie,anche se,Pascal cercò di migliorarla dal punto di vista tecnico non venne molto utilizzata ed è solo la prima di una lunga serie di macchine analoghe che troveranno un largo impiego soltanto nel XIX secolo. E,proprio per essere stato l’inventore di una delle prime macchine per calcolare,in suo onore,il proffessor Niklaus Wirt del politecnico di Zurigo,denominò appunto Pascal il linguaggio di programmazione da lui proggettato all’inizio degli anni settanta che,da allora, ha conosciuto una rapida diffusione per chiarezza,semplicità e la polivalenza di un impiego in una vasta gamma di settori applicativi:scientifico,economico amministrativo,ecc…

4 Il primo calcolatore in grado di compiere addizioni, sottrazioni, divisioni e moltiplicazioni
Al limite della "pascalina" pose rimedio il matematico tedesco G. Leibniz, che nel 1671 costruì una macchina in grado di fare anche moltiplicazioni e divisioni. Il principio della moltiplicazione era relativamente semplice: sommare successivamente il moltiplicando per un numero di volte pari al moltiplicatore. Tuttavia, la sua più grande invenzione fu quella della rappresentazione binaria dei numeri (0 e 1). Purtroppo però essa cadde nel vuoto e solo nel 1847 verrà riscoperta, grazie al matematico inglese C. Boole, che aprirà l'orizzonte alle grandi scuole di logica matematica del '900 e soprattutto alla nascita del calcolatore elettronico.

5 La macchina analitica Professore di matematica all'università di Cambridge, Charles Babbage ( ) dedicò tutta la vita allo studio di due macchine calcolatrici, una differenziale, l'altra analitica, che precorrevano largamente i tempi. Il calcolatore meccanico differenziale del 1823 doveva essere capace di eseguire calcoli fino all’ottava cifra decimale. Tuttavia, invece di costruirlo, Babbage si dedicò a un altro progetto, quello di trasferire a una macchina da calcolo l’innovazione dell’inventore francese J.M. Jacquard, che aveva realizzato, per automatizzare il lavoro dei disegni sulle stoffe, il primo telaio automatico a schede perforate. Babbage in pratica progettò una macchina dotata di ruote dentate, 200 accumulatori di dati (le "memorie") composti di 25 ruote collegate tra loro, in grado di svolgere un’addizione al secondo. Un nastro perforato (anche questa era una novità) doveva guidare la macchina nelle operazioni secondo un programma predefinito. Gli ingranaggi della macchina di Babbage: dovevano essere mossi da un motore a vapore, ma non funzionarono mai. A causa di enormi difficoltà tecniche, neppure questa macchina venne realizzata, però Babbage aveva lanciato l’idea di un moderno elaboratore. Ora la scienza si sente più legata alla produzione meccanizzata della grande industria.

6 L’ENIAC Alla fine della II guerra mondiale l'industria elettronica aveva ormai accumulato il know-how necessario per costruire macchine di calcolo universali che traducevano in realtà la macchina universale che Alan Turing aveva solo immaginato. Negli USA il primo esemplare funzionante di computer fu l'ENIAC, una macchina costituita da valvole, 1500 relays che occupava un intero locale; il peso complessivo superava le 30 ton; la potenza consumata era di 200 KW. Il primo esemplare fu iniziato nel giugno 1944 e completato nell'autunno In origine l'ENIAC doveva essere programmato intervenendo manualmente su interruttori e connessioni dei cavi. Ben presto però fu possibile programmare l'ENIAC in modo automatico. L'ENIAC era in grado di riconoscere il segno di un numero, confrontare numeri, e di eseguire le operazioni di addizione, sottrazione, moltiplicazione, divisione e radice quadrata. La memoria dell'ENIAC era limitata a 20 numeri di dieci cifre decimali. L'ENIAC viene spesso ricordato come il primo vero computer della storia, ma in effetti questo primato spetta piuttosto al Colosso realizzato dagli inglesi per forzare le macchine cifranti degli alti comandi tedeschi e il cui primo esemplare entrò in funzione all'inizio del 1944.

7 Il transistor La storia del transistor 1950 (Stati Uniti) - Brattain, Shockley e Bardeen. I tre scienziati americani - che vediamo nell'immagine - sono, di fatto, i tre inventori del transistor. Che qualcosa del genere potesse funzionare si era capito anche prima, e alcune intuizioni di base risalgono ai primi del '900. Ma furono loro tre a risolvere i problemi fisici e tecnologici alla base del transistor. L'obbiettivo era trovare un marchingegno che amplificasse un segnale, quello che corre sui cavi telefonici, per esempio. Anzi, proprio da questa esigenza, fondamentale per l'espansione della telefonia, si era partiti alla ricerca di qualcosa che funzionasse meglio dei tubi a vuoto, dispositivi dalla rottura facile e produttori di grande calore. La risposta fu il transistor, che poi dilagò ben oltre le applicazioni telefoniche, diventando una tessera fondamentale nello sviluppo dell'elettronica. Un sito ne racconta la storia, e ne descrive i particolari tecnici, il tutto corredato da immagini d'epoca, come gli appunti a mano dei tre scienziati che più di cinquant'anni fa risolsero il problema

8 I circuiti integrati Nel 1958, l'ingegnere americano J.C. Kilby aprì l'era della miniaturizzazione dei circuiti elettronici riuscendo a combinare diversi componenti elettronici (transistor, diodi, resistenze, ecc.) su una piastrina di silicio di dimensioni più piccole di un francobollo. La produzione industriale dei circuiti integrati a partire dal 1961 costituisce la chiave di volta che porterà alla realizzazione di calcolatori poco ingombranti, sempre più potenti e al tempo stesso sempre più economici. I primi circuiti integrati comprendevano i componenti (transistor e altri elementi di supporto) sufficienti per realizzare solo alcune porte logiche, ma via via che il procedimento di integrazione si perfezionò, si ottennero circuiti integrati sempre più ricchi di componenti e dalle funzioni sempre più complesse, grazie ad una miniaturizzazione sempre più spinta. Il calcolatore IBM 360 e il PDP-11 della Digital Equipment Corporation furono i primi elaboratori ad adottare i circuiti integrati. Nel 1971, tre ingegneri della Intel, Federico Faggin, Ted Hoff e S. Mazer, realizzarono un ulteriore passo in avanti in fatto di miniaturizzazione: progettarono e costruirono il primo microprocessore, cioè un’intera unità di calcolo (la CPU) in un singolo circuito integrato. Questo microprocessore fu denominato Intel 4004 e ad esso sono seguiti numerosi altri modelli, sempre più sofisticati e potenti che, grazie al loro basso costo, hanno determinato l'attuale enorme diffusione dei calcolatori. Alcuni circuiti integrati. Nel 1958, l'ingegnere americano J.C. Kilby della Texas Instruments aprì l'era della miniaturizzazione dei circuiti elettronici con l'invenzione del circuito integrato. Kilby riuscì a combinare diversi componenti elettronici (transistor, diodi, resistenze, ecc.) su una piastrina di silicio di dimensioni più piccole di un francobollo.