Il calcolo automatico e l'informatica

1. Il calcolo automatico e l'informatica Un po' di storia

2. La storia del calcolo a macchina può essere suddivisa in tre grandi fasi. La prima, la più lunga, comprende l'arco di tempo che va dalla preistoria fino al 1930. Durante questo periodo, furono inventati strumenti di calcolo quali il pallottoliere e l'abaco, poi le macchine calcolatrici, che automatizzeranno progressivamente le operazioni aritmetiche.

3. La seconda fase è quella dei grandi calcolatori degli anni '40, epoca in cui si passa in poco tempo dalle macchine da ufficio, poste su di un tavolo e in grado di eseguire le quattro operazioni, a veri e propri "dinosauri del calcolo", apparecchi che occupavano ampie stanze.

4. Infine, la terza fase è quella dei computer, quella che arriva fino ai giorni nostri.

5. E' ragionevole dire che le mani siano state, probabilmente, il primo strumento usato per contare. Questo metodo non si limitava semplicemente a contare sulle dita, ma spingeva, al contrario, a servirsi della mano tutta intera. Una tradizione orientale, antica ma ancora usata all'inizio di questo secolo, permetteva alle due parti di una transazione commerciale di negoziare un prezzo toccandosi semplicemente la mano. Successivamente, diventando i conti più complicati, si sono resi necessari altri strumenti: gli Incas, per fare degli inventari, utilizzavano i quipus, un procedimento che si basava su cordicelle annodate. Basato sullo stesso principio, il sistema della tacca su di un pezzo di legno o di osso permetteva di memorizzare delle cifre.

6. Alcuni pensano che il primo vero dispositivo per il calcolo sia costituito da antiche tavolette dette abaci. La parola abaco deriva dal greco "abax" che vuol dire tavola o asse ricoperta di polvere. Le testimonianze dell'esistenza di questo apparecchio risalgono a 5000 anni fa nella valle del Tigri e dell'Eufrate e più tardi nel V secolo a.C. in Egitto. Anche presso gli antichi romani era largamente utilizzato il cosiddetto abaco romano. In origine, l'abaco era costituito da solchi verticali e paralleli incisi nella pietra o in tavole d'argilla, nei quali erano disposti dei sassi. La colonna di destra rappresentava le unità, quella più a sinistra le decine, e così via, fino al milione e più.

7. Il pallottoliere, molto diffuso in Oriente e in Russia dove è utilizzato ancora oggi, funziona secondo lo stesso principio, con la piccola differenza che i sassi sono sostituiti da palline che scorrono lungo una bacchetta. Questo strumento, che comparve nel XIII secolo in Cina, permette di eseguire rapidamente addizioni, moltiplicazioni e divisioni, oltre che di estrarre radici quadrate.

8. La macchina moltiplicatrice dello scozzese John Napier, nota come le "bacchette di Napier", ha rappresentato una transizione tra il pallottoliere e le prime macchine calcolatrici meccaniche. La gloria, però, va al francese Blaise Pascal che, nel 1642, inventò la Pascaline, una macchina calcolatrice per aiutare suo padre, un esattore delle tasse, nei noiosi calcoli che la carica gli imponeva. Prima di quello di Pascal, però, ci furono due tentativi di creare tali macchine che sono stati scoperti solo "recentemente". Uno fu del tedesco Wilhelm Schickard che mise a punto, nel 1623, un calcolatore meccanico noto come "orologio calcolatore". Di cui diede notizia all’amico Keplero, nelle quali era descritto il progetto del meccanismo. Un tentativo ancora precedente fu fatto da Leonardo da Vinci: nel 1967 sono state trovate alcune sue note che includevano la descrizione di una macchina somigliante a quella di Pascal. Nel 1673 Gottfried Leibniz costruì una macchina calcolatrice che fu esposta alla Royal Society di Londra. E' interessante citare quanto Leibniz scrisse nel 1671: "non è conveniente che uomini eccellenti perdano, come schiavi, ore di lavoro per calcoli che potrebbero essere affidati a chiunque altro se si utilizzassero delle macchine".

9. Tra il 1623 e il 1820 ci furono circa 25 fabbricanti di macchine calcolatrici. La maggior parte di queste furono il lavoro di un solo uomo, alcune funzionavano correttamente, poche raggiunsero la linea di produzione.

10. Sul modello della macchina di Leibniz, il francese Thomas de Colmar costruì nel 1820 l'Aritmometro, un apparecchio finalmente pratico, portatile, di facile uso e, soprattutto, correttamente funzionante. Essa fu la prima calcolatrice commercializzata con vero successo: ne furono venduti più di 1500 esemplari in trent'anni. La macchina ottenne una medaglia d'oro all'esposizione di Parigi del 1855.

11. Negli anni a cavallo tra 800 e 900 vedono la luce molte calcolatrici che influenzeranno tutto lo sviluppo dei decenni successivi: Willgodt Theophil, Odhner e Stephen F. Baldwin inventano indipendentemente la calcolatrice a denti mobili, Dorr Felt brevetta la Comptometer (la prima addizionatrice a tasti), William S. Burroughs produce la prima calcolatrice scrivente, Hubert Hopkins progetta la Dalton, la prima calcolatrice a 10 tasti. In Italia, nel 1897, Carlo Fossa Mancini brevetta la prima addizionatrice italiana prodotta industrialmente. Nel 1948 Curt Herzstark inizia la produzione della Curta, una calcolatrice meccanica completa ma molto compatta, quasi tascabile.

12. Nel 1956 Natale Capellaro progetta, per la Olivetti, la macchina da calcolo elettrica Tetractys, dotata di due totalizzatori e memoria. La stessa fabbrica di Ivrea produce successivamente la Multisumma 22 e la Divisumma 22. Sulle stesse linee di montaggio, verranno anche prodotte la "Divisumma 24" e l’"Elettrosumma". Con la matricola incisa a pantografo sul basamento in ghisa, queste macchine rimasero in produzione per molti anni e furono esportate nel Regno Unito, negli Stati Uniti ed in Canada. Attive nella ricerca e nella realizzazione di modelli di macchine da calcolo, molto diffuse lungo tutto il XX secolo, sono anche da annoverare: la Brunsviga, l’Everest, la Remington e l’IBM.

13. Il progetto del primo calcolatore automatico fu concepito nel 1821 da Charles Babbage, spesso definito "il padre del computer".

14. Nel 1872, Frank Stephen Baldwin elaborò, negli Stati Uniti, una specie di meccanismo interno; nel 1889, il francese Léon Bollée elaborò una macchina che disponeva di una tabella di moltiplicazione interna. Altri nomi di inventori sono ugualmente celebri: gli americani Door E. Felt e Williams S. Burroughs contribuirono a costruire un vasto mercato per le calcolatrici. Felt adattò alle calcolatrici il principio della tastiera, che cominciava a essere utilizzato nelle macchine per scrivere. La sua, chiamata il "Contometro", presentava infatti dei tasti che corrispondevano a cifre, là dove, tradizionalmente, c'erano sempre state delle ruote da far girare o dei cursori da far scivolare in scanalature.

15. Nel 1890 fu usata la prima scheda perforata per leggere le informazioni.

16. Tre grandi tipi di calcolatori sono stati costruiti negli anni '40, essenzialmente in università o in centri di ricerca: quelli numerici elettromeccanici (il Model 1 di George Stibitz, l'Harvard Mark 1 di Howard H. Aiken e la serie dei primi Z di Konrad Zuse); quelli numerici elettronici (l'ABC di John V. Atanasoff e l'ENIAC di Eckert e Mauchly); quelli analogici (come l'Analizzatore differenziale di Vannevar Bush). Di fatto, tutte queste macchine numeriche erano assolutamente simili, nei loro princìpi di funzionamento, alle calcolatrici meccaniche tradizionali. Solo la tecnologia di cui si servivano, unitamente alla loro resa nel calcolo, le distingueva veramente l'una dall'altra. Si era, infatti, passati dalla tecnologia meccanica all'uso dell'elettricità e dei relè telefonici. L'ultima grande trasformazione che interesserà la costruzione di queste macchine sarà l'uso dell'elettronica, con l'impiego di tubi a vuoto.

18. L'evoluzione dei computer, dai progetti dell'EDVAC nel 1945 agli importanti cambiamenti dei primi anni '60, con la comparsa della serie 360 dell'IBM, si realizzerà in tre grandi periodi. Dal 1945 al 1951, nelle varie università inglesi e americane, i primi computer vedranno la luce contemporaneamente alla costruzione degli ultimi grandi calcolatori. Nel 1951, inizia la fase della commercializzazione su vasta scala dei computer, che smetteranno progressivamente di essere delle macchine a uso universitario per diventare prodotti commerciali di nuovo genere. Nel 1959, l'uso del transistor segnerà l'inizio del terzo periodo.

19. Nei laboratori di Ricerca & Sviluppo della Olivetti, non stanno a guardare: nell'aprile 1975 alla fiera di Hannover, viene presentato il P6060, primo personal al mondo con floppy disk incorporato. Unità centrale su due piastre, nomi in codice PUCE1/PUCE2, realizzata con componenti TTL, driver per floppy disk da 8" singolo o doppio, display alfanumerico al plasma da 32 caratteri, stampante termica grafica a 80 colonne, 48 Kbyte di RAM, linguaggio Basic, 40 chilogrammi di peso. Era in concorrenza con un prodotto IBM simile ma dotato di floppy disk esterno. Nel successivo prodotto, l'M20 (1982) l'azienda adottò per la prima volta il microprocessore.

20. A partire dal momento della sua invenzione, il computer ha conosciuto incessanti perfezionamenti, almeno per ciò che riguarda i suoi componenti elettronici ma, per la verità, i progressi in materia di informatica non si verificheranno con lo stesso ritmo nel campo dei princìpi di base e in quello dei linguaggi. I princìpi di base, che determinano l'architettura di un computer, saranno messi a punto nel 1945, ma non avranno, in pratica, alcuna evoluzione.

21. Attualmente la componentistica ed i software che consentono di organizzare l’architettura di un computer vengono prodotti da una miriade di Case, praticamente in tutto il mondo, dall’Estremo Oriente all’America, passando per l’Europa: Apple, Microsoft, Intel, Asus, Samsung, Siemens, Sony, ecc.

22. Per "architettura" si intende il modo in cui i diversi elementi di un computer sono organizzati tra di loro. I costruttori cercarono di migliorarli e di proporre degli schemi organizzativi interni più razionali, ma l'impronta lasciata da von Neumann rimarrà determinante. Fin dalle origini, i quattro elementi fondamentali di un computer sono stati la memoria, che contiene le informazioni e i programmi, l'unità logica, che elabora l'informazione, l'unità di controllo, che organizza il funzionamento interno della macchina e i dispositivi di input e output come la tastiera, il monitor e la stampante.

23. In sintesi sono quattro le generazioni che comunemente caratterizzano lo sviluppo del computer:

24. Prima Generazione comprende quel periodo durato circa vent’anni che vide la nascita dei primi calcolatori elettromeccanici; queste macchine eseguivano solo le operazioni per le quali erano state programmate, sfruttando complessi meccanismi attivati da motori elettrici. L'uso di valvole e diodi sostituirà nel tempo gli interruttori meccanici, e getterà le basi per l'invenzione del transistor.

25. Seconda Generazione benché il transistor fosse stato inventato già da dieci anni, nessun computer funzionava interamente con questi nuovi componenti. Solo nel 1957 verrà commercializzato il primo calcolatore basato completamente sul transistor: è il Modello 2002 della Siemens AG. Inizia così la seconda generazione dei computer

26. Terza Generazione la nascita del circuito integrato rivoluziona ancora una volta il mondo dell'informatica. Le prestazioni degli elaboratori della terza generazione si impennano, i tempi di calcolo divengono brevissimi e le dimensioni delle macchine si riducono. Questi cambiamenti fanno sì che il prezzo dei calcolatori si abbassi ad un punto tale da permettere che, nel 1975, il computer in casa non sarà più un sogno.

27. Quarta Generazione all'inizio degli anni '70 cominciano a diffondersi i primi microprocessori. E' l'inizio di una rivoluzione che porterà il computer nelle case, cambiando definitivamente le nostre abitudini. Non è solo la presenza fisica del computer che si farà sentire: saranno tutti gli oggetti e i servizi legati all'uso dei microchip che offriranno nuove possibilità al mondo dell'informazione, dei media, della televisione, del cinema, della ricerca scientifica ...

28. Quinta Generazione potrebbe essere caratterizzata dallo sviluppo di strumenti capaci di simulare l’intelligenza umana.