Storia informatica

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Storia informatica

Bibliografia

Goldstine H. H. , “Il Computer da Pascal a Von Neumann”, Etas Libri, 1981

Morelli M. , “Dalle Calcolatrici ai Computer degli Anni Cinquanta”, Franco Angeli, 2001

Losano M.G. (a cura di), “Babbage – La Macchina Analitica – Un Secolo di Calcolo Automatico”, Etas Compass Libri, 1973

STORIA DELL’INFORMATICA

Cap. 1 – Preistoria dell’Informatica in Europa

STORIA DELL’INFORMATICA

Abaco

E’ uno strumento di varie forme (Cinese, Giapponese, Russo, …) che può essere considerato un dispositivo per memorizzare e visualizzare i dati ed i risultati di addizioni e sottrazioni e quindi indirettamente un ausilio per il calcolo.

Numerazione decimale
Notazione posizionale
Impiego dello Zero

E’ in uso da 3000 anni.

STORIA DELL’INFORMATICA

Strumenti digitali : Bastoni di Nepero

John Napier (Edinburgo, 1550 – 1617), noto per l’invenzione dei Logaritmi, ebbe anche l’idea di rendere mobili le colonne della Tavola Pitagorica in modo da poterle affiancare nell’ordine delle cifre del secondo fattore della moltiplicazione.

Va ricordato che i logaritmi sono alla base della realizzazione del Regolo Calcolatore, in uso fino agli anni 70 del secolo appena concluso.

STORIA DELL’INFORMATICA

Strumenti meccanici digitali : La Macchina di Schickard

Wilhelm Schickard (Herrenberg, 1592–1635) progettò la prima macchina per eseguire meccanicamente addizioni e sottrazioni. Notizie su questa macchina e schizzi descrittivi si trovano in una lettera indirizzata a Keplero ed in altri archivi. Il prototipo incompleto fu distrutto in un incendio. Schickard morì di peste durante la guerra dei trenta anni.

Il progetto di Schickard, quale risulta dai documenti, era molto ingegnoso e risolveva il problema del riporto per le addizioni e del prestito per le sottrazioni.

Il problema del riporto era notevolmente impegnativo dal punto di vista meccanico, dato che l’operazione di addizione veniva realizzata, in questa come in tutte le macchine successive , mediante ruote dentate. Quando una di queste passava dalla posizione nove alla posizione zero era necessario provocare l’aggiunta di una unità, cioè una ulteriore rotazione, sulla ruota adiacente.

La difficoltà tecnica più grave si verificava quando il riporto doveva esser propagato su più ruote adiacenti, perché il numero rappresentato conteneva diversi zeri consecutivi.

STORIA DELL’INFORMATICA

Strumenti meccanici digitali : La Macchina di Pascal

Blaise Pascal ( Clermont Ferrand, 1623 – 1662) costruì una macchina che venne denominata Pascalina, per eseguire meccanicamente, sempre con dispositivi a ruote dentate, le addizioni.

Le ruote della Pascalina potevano ruotare in un solo senso, per cui la macchina non era in grado di eseguire le sottrazioni.

Le sottrazioni potevano essere eseguite sommando al minuendo il complemento a 9 del sottraendo.

Pascal non era molto presumibilmente al corrente delle idee di Schickard.

Dalla macchina di Pascal, che fu costruita in qualche decina di esemplari, derivarono parecchi altri strumenti ( per esempio le macchine di Morland e di Burattini)

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Strumenti meccanici digitali

Le macchine di Morland

L’inglese Samuel Morland (1625-1695) costruì una macchina derivata dalla Pascalina, che operava con numeri in base duodecimale, per essere usata per lavorare su importi espressi nella moneta inglese.

La macchina tuttavia richiedeva un intervento manuale per eseguire i riporti quando compariva una opportuna segnalazione.

La macchina di Burattini

Al Museo della Scienza di Firenze si trova uno strumento costruito da Tito Livio Burattini (Belluno 1615-?) e da questi donato al Granduca di Toscana nel 1659.

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Leonardo da Vinci

Può sembrare strano che il multiforme genio di Leonardo da Vinci non abbia contribuito allo sviluppo del calcolo automatico.

In effetti nel 1967 alcuni appunti e disegni di Leonardo ritrovati nella Biblioteca Nazionale di Madrid e facenti parte del cosiddetto Codice di Madrid, databile attorno al 1500, furono interpretati come il possibile progetto di un dispositivo a ruote dentate per l’esecuzione di operazioni aritmetiche.

Non ostante lo scetticismo degli ambienti scientifici, Roberto Guatelli, studioso delle macchine di Leonardo, confrontando i disegni del Codice di Madrid e altri del Codice Atlantico, costruì un modello funzionante della macchina. La maggioranza degli esperti tuttavia ritenne che Guatelli avesse usato la propria intuizione e immaginazione per andare oltre le indicazioni contenute nei disegni di Leonardo.
In ogni caso del modello di Guatelli sono state perse le tracce.

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Strumenti meccanici digitali : La Macchina di Leibnitz

Gottfried Wilhelm Leibnitz (Lipsia, 1646 – 1716) avviò il progetto di una macchina in grado di eseguire meccanicamente le quattro operazioni nel 1672. Soltanto nel 1694 fu disponibile il prototipo.

La macchina di Leibnitz prevedeva l’impiego di un ingranaggio ( tamburo a gradini ) che fu alla base dello sviluppo di molte macchine da calcolo successive.

Nella realtà la macchina di Leibnitz, a causa di difficoltà nella costruzione di meccanismi precisi, non ebbe impieghi pratici.

Nel 700 furono costruite diverse macchine da calcolo, sempre prototipali, basate sulle idee di Pascal e di Leibnitz. Tra queste è da ricordare la macchina di Giovanni Poleni (Venezia 1683 – 1761), professore di Astronomia all’Università di Padova.

La macchina di Poleni era stata costruita in legno e funzionava mediante un sistema di pesi, come avveniva per gli orologi del tempo.

Poteva eseguire le quattro operazioni, ma ovviamente era soggetta a frequenti guasti.

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Strumenti meccanici digitali : L’Aritmometro di Thomas de Colmar

La macchina di Thomas de Colmar (1785-1870) fu realizzata tra il 1820 e il 1822, quindi oltre 100 anni dopo la morte di Leibnitz.

Essa tuttavia occupa un posto di rilievo perché, grazie ai progressi della tecnologia meccanica, fu la prima macchina da calcolo prodotta in molte centinaia di esemplari e quindi segnò l’inizio dell’era industriale per il calcolo meccanico.

Lo sviluppo del calcolo meccanico fu molto veloce nell’ottocento, anche se bisogna attendere la fine del secolo per vedere la nascita delle apparecchiature a schede perforate, che costituirono un punto di svolta molto significativo

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Strumenti analogici meccanici

Uno strumento analogico meccanico è un dispositivo basato sulla rappresentazione dei dati mediante quantità fisiche (per esempio lunghezze o angoli) che “emula” le regole che consentono la risoluzione di specifici problemi.

Alcuni esempi di strumenti analogici meccanici, alcuni dei quali utilizzati fino a tempi recenti, sono:

il compasso di Galileo

il regolo calcolatore

il planimetro

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Strumenti analogici meccanici: il Compasso di Galileo

Il compasso costruito da Galileo (1564-1642) appartiene alla classe dei “compassi di proporzione” e fu costruito a Padova nel 1597.

Nel 1606 Galileo pubblicò 60 copie di un manualetto di istruzioni per l’uso del compasso che veniva venduto insieme a ciascun esemplare dello strumento che Galileo faceva realizzare da un artigiano.

Il compasso è costituito da:

due bracci in ottone imperniati su un disco (“nocella”). Sulle facce dei bracci sono incise sette scale graduate.
Un quadrante che può essere fissato ai bracci mediante due “galletti”, bloccando così l’apertura a 90 gradi
Un cursore (“zanca”) che permette di allungare il braccio sul quale è inserito

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Strumenti analogici meccanici: il Compasso di Galileo

Le principali scale incise su entrambi i bracci sono:

linee aritmetiche, divise in 250 parti uguali;
linee geometriche : i punti della scala rappresentano i lati dei quadrati aventi superficie 1,2,…,50, cioè le radici quadrate dei primi 50 numeri interi;
linee stereometriche: i punti della scala rappresentato gli spigoli di cubi aventi volume 1,2,…,140, cioè le radici cubiche dei primi 140 numeri naturali;
linee metalliche : le graduazioni della scala indicano i diametri di sfere di diversi materiali aventi lo stesso peso (oro, argento, rame, ferro, stagno, ecc);
linee poligrafiche : le graduazioni della scala indicano i raggi dei cerchi circoscritti ai poligoni regolari aventi lo stesso lato (dal triangolo al poligono di 15 lati);
linee tetragoniche : le graduazioni indicano i lati dei poligoni regolari (da 3 a 13 lati) aventi la stessa area.

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Strumenti analogici meccanici: il Compasso di Galileo

Esempio di uso del compasso:

Si osservi anzitutto che, aperto il compasso ad un angolo qualsiasi, le distanze trasversali tra coppie di punti corrispondenti sulle scale aritmetiche stanno tra loro come le distanze tra quei punti e l’origine delle scale (nocella).

Se allora si vuole suddividere, ad esempio, un segmento qualsiasi in 5 parti uguali, si individuano dapprima sulle due linee aritmetiche due numeri che stanno tra di loro nel rapporto di 5 a 1 (per esempio 100 e 20). Si apre poi il compasso finché la distanza tra la coppia di punti numerati 100 sia uguale al segmento da dividere. La distanza tra la coppia di punti numerati 20 sarà allora la quinta parte del segmento da suddividere.

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Strumenti analogici meccanici: il Regolo calcolatore

Una prima versione del Regolo calcolatore fu realizzata nel 1620 dall’inglese Edmund Gunter (1581-1626). Una versione più perfezionata fu costruita da William Oughtred (1574-1660), anch’egli inglese, nel 1630.

La forma definitiva del Regolo, usato fino ad oltre la metà del ventesimo secolo, consiste essenzialmente in una sezione fissa graduata mediante una scala logaritmica ed in una sezione mobile (anch’essa graduata mediante una scala logaritmica) che può scorrere in un alloggiamento contenuto nella sezione fissa.

La lettura delle due scale viene effettuata mediante un cursore trasparente che porta un traguardo.

Per determinare il prodotto di due numeri p e q si eseguono le seguenti operazioni:

si fa scorrere la sezione mobile fino a portare il punto marcato 1 in corrispondenza con il punto marcato p sulla sezione fissa;
si individua il punto marcato q sulla sezione mobile;
il numero della sezione fissa allineato con q rappresenta il prodotto p.q (dato che log p + log q = log p.q)

In modo simile si procede per la divisione e per altre operazioni.

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Strumenti analogici meccanici: il Planimetro polare

L’invenzione del Planimetro polare è attribuita al matematico svizzero Jacob Amsler (1835- ?) che si era proposto di costruire uno strumento per misurare l’area di una superficie piana circondata da una curva chiusa.

Lo strumento è costituito da due aste collegate mediante un perno (punto O della figura). La prima asta (braccio tracciatore) è dotata all’estremo libero di una punta utilizzata per seguire la curva che racchiude la superficie di cui si vuole misurare l’area (punto C della figura), mentre la seconda asta porta all’estremo libero una punta che può essere fissata al foglio di appoggio mediante la sovrapposizione di un peso (punto P della figura).

Al braccio tracciatore è collegata una ruota, con l’asse accuratamente parallelo al braccio stesso, dotata di un contatore di giri. Quando il braccio tracciatore viene trascinato parallelamente a sé stesso, la ruota slitta sul piano di appoggio senza girare. Quando il movimento ha una componente normale al braccio, il contatore collegato alla ruota si incrementa o decrementa.

Durante il tracciamento della curva il punto O descrive un arco di circonferenza avente centro nel punto fisso P.

STORIA DELL’INFORMATICA

Strumenti analogici meccanici: il Planimetro polare

La misura dell’area viene effettuata facendo percorrere manualmente alla punta del braccio tracciatore l’intero contorno della figura e rilevando il numero di giri e frazioni di giro compiuti dalla ruota.

Si può dimostrare che tale numero è proporzionale (la costante di proporzionalità dipende dalle dimensioni dei bracci del planimetro) all’area della figura.

Sono stati costruiti anche planimetri lineari, anziché polari, che tuttavia hanno avuto diffusione più limitata.

Babbage e la “Difference Engine”

La ricerca di Babbage ( Charles Babbage, Londra, 1791 – 1871 ) fu inizialmente stimolata dal desiderio di realizzare una macchina per la costruzione delle tavole dei logaritmi e di altre tavole numeriche (matematiche, astronomiche, attuariali, finanziarie).

La macchina progettata da Babbage fu chiamata “Difference Engine” perché basata sull’osservazione che il calcolo del valore di una funzione polinomiale

f(n) = a0np+a1np-1+…+ap

per n intero positivo >p si può ridurre ad una successione di addizioni di elementi detti “differenze”:

Δ1(n) = f(n) – f(n-1)
Δ2(n) = Δ1(n) – Δ1(n-1)
Δ3(n) = Δ2(n) – Δ2(n-1)
……………………….

Se il polinomio è di secondo grado è sufficiente calcolare le differenze prime e seconde, se è di terzo grado è necessario calcolare le differenze terze e così via.

Infatti si può verificare che per polinomi di secondo grado le differenze seconde sono costanti e quindi le differenze successive sono nulle. Analogamente sono costanti le differenze terze per polinomi di terzo grado, eccetera.

Sempre limitandoci all’esempio dei polinomi di secondo grado ( Δ2 costante ed n>2) si ha:

f(n) = f(n-1) + Δ1(n) = f(n-1) + Δ1(n-1) + Δ2

quindi f(n) può essere calcolato sommando quantità dipendenti da n-1.

Esempio:

n f(n)=n2+n+41 D1=f(n)–f(n-1) D2=D1(n)-D1(n-1)

0                41                                -                                   -
1                43                                2                                  -
2                47                                4                                  2
--------------------------------------------------------------------
3                53                                6                                  2
4                61                                8                                  2
5                71                                10                                2
6                83                                12                                2
7                97                                14                                2
8                113                              16                                2

Il progetto di Babbage prevedeva la realizzazione di una macchina in grado di calcolare con la tecnica delle differenze il valore di polinomi fino al sesto grado.

Dato poi che, sotto opportune ipotesi, molte funzioni possono essere approssimate in modo soddisfacente mediante una funzione polinomiale, una macchina alle differenze avrebbe potuto essere usata per costruire tavole di vario tipo.

La Difference Engine non fu mai completata, non ostante gli ingenti investimenti personali e governativi, anche a causa dei difficili rapporti di Babbage con un collaboratore che gli era stato assegnato dal Governo.

Il progetto fu bloccato nel 1834, anche perché Babbage nel frattempo stava rivolgendo il suo interesse ad una nuova idea.

Più tardi (1853) lo svedese George Scheutz costruì, sulla base delle idee e dei disegni di Babbage, una macchina alle differenze che funzionò effettivamente e che fu premiata con medaglia d’oro alla esposizione di Parigi del 1855.

Babbage e l’ “Analytical Engine”

La ricerca sulla Macchina alle Differenze, anche se non aveva portato a risultati di interesse pratico, aveva fatto sorgere in Babbage l’idea di realizzare una macchina in grado di eseguire qualsiasi tipo di calcolo.

Come strumento base della nuova macchina, denominata Analytical Engine, Babbage scelse la scheda perforata utilizzata nel 1804 da Jacquard (Joseph Marie Jacquard, Lione,1752-1834), inventore dei telai tessili automatici.

Proprio con riferimento ai telai tessili, il dispositivo di calcolo venne chiamato Mill (opificio) e la memoria nella quale immagazzinare i dati ed i risultati venne chiamata Store (magazzino).

Ogni dato doveva essere immagazzinato nello Store in una colonna sulla quale erano montate ruote rappresentanti le cifre decimali. Le schede perforate di Jacquard dovevano contenere gli ordini per trasferire i dati tra lo Store ed il Mill e viceversa e per l’esecuzione delle operazioni aritmetiche.

Erano previste due serie di schede: la prima per specificare il tipo di operazioni da eseguire (oggi diremmo il codice operativo delle istruzioni) e l’altra per specificare i dati su cui operare e la variabile in cui depositare il risultato (oggi diremmo gli indirizzi degli operandi) .
Era anche prevista la possibilità che la serie di schede utilizzata per calcolare una certa formula potesse essere utilizzata per costituire una specie di libreria (di procedure, come diremmo oggi).

Babbage afferma inoltre nei suoi documenti che l’esecuzione delle istruzioni poteva essere condizionata dal valore di un dato o di un risultato (salto condizionato).

Le idee di Babbage erano dunque geniali e anticipatrici, tuttavia nemmeno la macchina analitica fu mai completata, per gli stessi motivi tecnologici e caratteriali che non avevano consentito la realizzazione della macchina alle differenze.

Babbage e l’Italia

Nel 1840 Babbage fu invitato da Giovanni Plana a Torino e presentò il suo progetto presso l’Accademia Reale delle Scienze.

Alla presentazione partecipò anche un giovane ufficiale, Luigi Federico Menabrea, che poi divenne primo Ministro del Governo italiano nel 1867.

Menabrea stese una relazione sulla Macchina Analitica, pubblicata in francese a Ginevra, che fu successivamente tradotta in inglese e arricchita con molte note da Ada Lovelace (collaboratrice di Babbage) con l’aiuto dello stesso Babbage.

Questa versione della relazione è sostanzialmente la più importante fonte di informazioni sulla Macchina Analitica.

Babbage e Ada Lovelace

Ada Lovelace ( Londra, 1815-1852), figlia di Lord Byron, conobbe Babbage nel 1834 e avviò con lui un intenso rapporto di collaborazione.

Recentemente Ada Lovelace è stata vista, forse con un eccesso di considerazione, come la prima programmatrice della storia, tanto che nel 1980 il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti chiamò ADA un linguaggio di Programmazione di rilevante importanza.

Le macchine a schede perforate

Herman Hollerith (Buffalo,1860 – 1929) partendo dalle idee di Jacquard, progettò nel 1884 una macchina (Hollerith Electric Tabulating System) che era in sostanza una addizionatrice automatica in grado di leggere schede sulle quali erano perforati dei dati, totalizzando i dati letti.

La lettura era realizzata mediante aghi che, penetrando nei fori delle schede, chiudevano dei circuiti elettrici utilizzati per attivare dei contatori.

Hollerith si aggiudicò la gara per l’elaborazione dei dati del censimento USA del 1890 e fondò nel 1896 la Tabulating Machine Company.

Dopo varie vicissitudini la sua azienda nel 1926 diede origine alla International Business Machine (IBM) che, sotto la direzione di Thomas J. Watson, dominò il mercato delle macchine a schede perforate e successivamente dei calcolatori elettronici per molte decine di anni.

STORIA DELL’INFORMATICA

Le macchine a schede perforate

Caratteristiche generali:

Registrazioni dei dati su schede mediante perforazioni (nelle versioni più recenti 80 colonne con valori da 0 a 9 oltre a due valori ulteriori);

Possibilità di registrare cifre e lettere;

Lettura mediante aghi (poi spazzolini) metallici che provocavano la chiusura di circuiti elettrici;

Dati inviati a totalizzatori il cui contenuto poteva poi essere stampato o perforato;

Flessibilità assicurata da pannelli di connessione “programmabili”;

Possibilità di ordinare le schede secondo il codice scheda perforato in determinate colonne;

Possibilità di riconoscere il cambiamento del codice scheda e di stampare totali parziali di diverso ordine;

Applicazioni : Statistiche, Contabilità Aziendale, ecc.

Le macchine a schede perforate

Componenti di un Sistema:

Perforatrici

- Verificatrici

Selezionatrici

Tabulatrici (elettrocontabili)

Riproduttrici

Inseritrici (schede anagrafiche e schede movimenti)

Interpreti

Calcolatrici

STORIA DELL’INFORMATICA

Le macchine a schede perforate: Macchine perforatrici

Con queste macchine l’operatore poteva trasferire dati scritti so fogli di carta o su altri supporti sulle schede perforate utilizzando un tracciato prestabilito (per esempio un certo numero di colonne per il codice cliente, altre colonne per il codice di un prodotto acquistato, altre ancora per la quantità del prodotto acquistato e così via).

La perforatrice era dotata di una tastiera ed il movimento della scheda era guidato in modo automatico da una scheda matrice che costituiva una specie di programma.

Le macchine a schede perforate: Macchine verificatrici

Il problema principale della perforazione delle schede era ovviamente quello dei possibili errori che potevano essere commessi dagli addetti.

La verificatrice era un macchina in grado di far scorrere le schede già perforate e di confrontarne il contenuto con una nuova digitazione effettuata da un operatore generalmente diverso.

Le schede in cui venivano rilevate discrepanze venivano evidenziate e l’operatore poteva controllare visivamente le colonne incriminate e se necessario perforare una scheda corretta.

Le macchine a schede perforate: Macchine selezionatrici (Sorter)

Per essere elaborate le schede richiedevano in generale di essere ordinate ( per esempio per codice cliente, per codice di filiale, per codice di provincia e così via).

La funzione di ordinamento era svolta dalle macchine selezionatrici, che erano dotate di una stazione di alimentazione e lettura e di una serie di 10 caselle di ricezione (più 2 per le schede con perforazioni sopraelevate) nelle quali venivano inviate le schede lette in funzione del valore perforato in una colonna scelta mediante un indicatore .

Se il codice secondo il quale si doveva ordinare era perforato su più colonne si partiva dalla colonna contenente la cifra meno significativa del codice. Successivamente i 10 gruppi di schede ottenuti venivano passati nuovamente nella stazione di lettura dopo essere stati accodati e dopo aver spostato l’indicatore di una posizione verso sinistra (cioè verso la cifra adiacente in ordine di significatività crescente).

L’operazione doveva essere ripetuta tante volte quante erano le cifre del codice.

Precursori degli Anni 30-40

Nel 1937 George R. Stibitz, ricercatore presso i Bell Labs, realizzò il prototipo di un addizionatore binario a relé. Successivamente , insieme a Samuel B. Williams, progettò il Complex Number Calculator (sempre a relé) che eseguiva le quattro operazioni su numeri complessi.
Durante la seconda guerra mondiale presso i Laboratori Bell furono realizzati dal gruppo di ricercatori guidato da Stibitz diversi modelli di calcolatori a relé.

Negli anni 30 Wallace J. Eckert, Astronomo della Columbia University, collegò più macchine a schede perforate IBM, messe a disposizione da Thomas J. Watson, per realizzare un sistema di elaborazione per calcolo scientifico ed in particolare per applicazioni nel campo dell’Astronomia.

Anche il matematico neozelandese Leslie J. Comrie utilizzò macchine a schede perforate per calcoli astronomici. La sua prima realizzazione risale al 1928.

Calcolatori Analogici

Un calcolatore analogico si basa sulla rappresentazione di dati mediante quantità fisiche (lunghezze, tensioni, frequenze, ecc) e su dispositivi le cui leggi di funzionamento sono “analoghe” alle leggi del fenomeno fisico che si vuole studiare. Esempi di semplici macchine analogiche sono il regolo calcolatore e il planimetro.

Da questa descrizione si intuisce che un calcolatore analogico può essere utilizzato per problemi specifici o per classi di problemi simili.

Negli anni 30 Vannevar Bush (Everett, 1890 –1976) realizzò presso il Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) di Boston diverse versioni di una macchina chiamata “Analizzatore Differenziale”, cioè un calcolatore analogico in grado di risolvere alcuni tipi di equazioni differenziali. Questa macchina fu utilizzata negli anni 40 anche per applicazioni militari.

I calcolatori analogici che in primo momento erano sembrati competitivi con i calcolatori digitali, hanno successivamente perso di importanza e sono attualmente utilizzati soltanto per applicazioni particolari.

Harvard Mark I

A partire dal 1937 Howard Aiken (Hoboken, 1900 – 1973) avviò presso l’Università di Harvard, con il supporto finanziario e tecnico della IBM, un progetto per la costruzione di una macchina a componenti elettromagnetici che realizzasse sostanzialmente le idee di Babbage.

Aiken infatti aveva esaminato alcuni componenti della macchina analitica (mai completata) conservati in un magazzino della Università di Harvard, alla quale li aveva donati il figlio di Babbage.

Lo sviluppo della macchina richiese molto tempo, anche per lo scoppio della seconda guerra mondiale, e fu presentata nel 1944 come Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC), ma fu più nota come Harvard Mark I.

La macchina suscitò ovviamente l’interesse delle Forze Armate e fu utilizzata per applicazioni militari.

Tra l’altro la presentazione fu l’occasione per un pesante scontro tra Aiken e il capo della IBM Thomas J. Watson perché Aiken non aveva dato sufficiente riconoscimento al contributo della IBM, i cui tecnici avevano effettivamente realizzato la macchina secondo le indicazioni di Aiken.

La tecnologia impiegata per costruire l’Harvard Mark I era quella delle macchine a schede perforate (Relè elettromagnetici, contatori, lettori di schede, ecc.).

Mark I non aveva un programma memorizzato e non disponeva di istruzioni per il salto condizionato. Le istruzioni venivano inserite mediante nastro perforato che poteva essere disposto ad anello per realizzare iterazioni. Le prestazioni erano ovviamente modeste: ad esempio la moltiplicazione di due numeri di 23 cifre richiedeva 5 secondi.

Successivamente al Mark I Aiken progettò macchine più evolute (Mark II, Mark III, Mark IV) che utilizzarono in modo crescente, ma marginale, componenti elettronici.

In sostanza comunque la realizzazione di Mark I fu un passo importante, ma la tecnologia adottata aveva mostrato i suoi limiti.

STORIA DELL’INFORMATICA

Parallelamente agli sviluppi di Aiken successivi a Mark I, la IBM realizzò in modo indipendente nuovi modelli: nel 1948 fu presentato il Selective Sequenze Electronic Calculator (SSEC). Alla progettazione di questa macchina aveva partecipato anche il già citato Wallace Eckert che poi la utilizzò, tra l’altro, per il calcolo delle orbite lunari.

Lo SSEC era dotato di una limitata memoria veloce realizzata con tubi a vuoto.

Nel frattempo i progettisti di Mark III avevano arricchito la loro macchina di una memoria a tamburo.

ENIAC ed EDVAC

John William Mauchly (Cincinnati, 1907 – 1980) svolse la sua attività presso la Moore School of Electrical Engineering della University of Pennsylvania, dove avviò nel 1942 con la collaborazione tecnica di John Presper Eckert (Filadelfia, 1919 – 1995) ed il supporto organizzativo di Herman H. Goldstine un progetto, finanziato dall’esercito americano, per la costruzione di una macchina che fu chiamata Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC).

ENIAC, che funzionò nel 1945, è stato considerato il primo calcolatore elettronico per molto tempo, anche se tale qualifica fu poi messa in discussione dal giudizio che attribuì ad Atanasoff la priorità dell’invenzione.

ENIAC, che era in grado di eseguire 5000 addizioni al secondo, era realizzato con componenti elettronici (18000 valvole) ed aveva una memoria nella quale la rappresentazione di una cifra decimale era realizzata mediante una sequenza di dieci flip-flop. L’input e l’output erano a schede perforate.

ENIAC non era una macchina a programma memorizzato (lo fu il suo successore EDVAC, sulla base dei suggerimenti di John von Neumann): veniva programmato per mezzo di collegamenti effettuati dall’esterno e con la manovra di interruttori.

Eckert e Mauchly lavorarono successivamente sul progetto EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) per una macchina a programma memorizzato, cioè su una macchina con l’architettura interna pensata da John von Neumann, nella quale la memoria contiene sia i dati che i programmi (che quindi potrebbero operare sulle proprie istruzioni modificandole, pratica sconsigliabile sulla base degli odierni metodi dell’Ingegneria del Software, ma ampiamente utilizzata nella programmazione in linguaggio macchina, prima della introduzione dei registri di modifica).

EDVAC, che fu completata nel 1949 era dotata di una memoria principale a linee di ritardo al mercurio di limitata capacità (comunque 100 volte maggiore di quella di ENIAC) e di una memoria più capace a tamburo magnetico.

Eckert e Mauchly lasciarono poi la Moore School per costituire una loro società che furono poi costretti a cedere alla Remington Rand che commercializzò, a partire dal 1951, il calcolatore UNIVAC (Universal Automatic Computer) che è considerato il primo calcolatore elettronico per applicazioni gestionali.

Il Calcolatore di Atanasoff e Berry

Tra il 1939 ed il 1941 John Atanasoff (Hamilton, 1903 – 1995) realizzò presso l’Iowa State College, con la collaborazione del suo allievo Berry, un prototipo di addizionatore a 32 bit che chiamò Atanasoff Berry Computer (ABC) utilizzando valvole elettroniche.

Il dispositivo non fu brevettato e fu completamente ignorato.

Molti anni più tardi (1973) Atanasoff fu riconosciuto da un tribunale, dopo una lunghissima serie di udienze giudiziare provocata da una controversia per le royalties pretese dalla Remington Rand, che aveva acquisito la società fondata dai progettisti di Eniac ed i relativi brevetti. Fu infatti appurato che Mauchly, il progettista di Eniac, aveva incontrato Atanasoff ed esaminato il suo ABC prima di realizzare il proprio progetto.

Atanasoff ricevette nel 1990 la National Medal of Technology.

STORIA DELL’INFORMATICA

Ancora su Von Neumann

Si è già detto dell’affermazione della architettura proposta da John Von Neumann e della sua realizzazione sul calcolatore EDVAC.

Successivamente, a partire dalla fine degli anni 40, Von Neumann coordinò la realizzazione presso l’Institute for Advanced Study di Princeton del calcolatore IAS (dal nome dell’Istituto), dotato di una memoria, della capacità di 4096 parole di 40 bit, che poteva contenere dati e istruzioni.

IAS, che fu costruito in un certo numero di esemplari, fu il capostipite di numerose altre macchine prototipali costruite in differenti centri di ricerca, ma può essere considerato la macchina di transizione dall’era pionieristica a quella più propriamente industriale iniziata principalmente dai calcolatori della Remington Rand (Univac) e della IBM.

I calcolatori IBM negli anni 50 e 60

Le prime macchine commercializzate su larga scala dalla IBM furono l’IBM 701 (1953) e soprattutto l’IBM 650 (1954), quest’ultima caratterizzata da una memoria a tamburo magnetico. In particolare l’IBM 650 fu in produzione fino al 1962 e installato in tutto il mondo in quasi 2000 esemplari.
Successivamente furono prodotti l’IBM 704, l’IBM 705 e l’IBM RAMAC 305 (dotato per la prima volta di unità a dischi magnetici), seguiti da altre macchine quali il 7090 e il 7070.

Il prodotto che dette inizio alla posizione predominante sul mercato mondiale fu l’IBM 1401, annunciato nel 1961.
Il 1401 era stato realizzato con una tecnologia a transistor e memoria a nuclei di ferrite ed era dotato di una stampante a catena in grado di stampare 600 righe al minuto.
Per la programmazione era stato adottato il linguaggio RPG che risultava particolarmente agevole per gli utilizzatori provenienti dai sistemi a schede perforate.

I calcolatori IBM negli anni 60

Nel 1964 la IBM annunciò la famiglia di sistemi IBM 360, immessa sul mercato nell’anno successivo nella quale fu adotta per la prima volta una tecnologia basata su circuiti integrati ed una architettura con diversi modelli di prestazioni crescenti (360/20, 360/30, 360/40, ecc.).
Nel campo della programmazione la IBM propose il linguaggio PL/1, che tuttavia ottenne un successo limitato.
Negli anni successivi la famiglia 360 fu sostituita dalla famiglia 370.

Il successo commerciale della IBM fu tale che nel mercato si diffuse la frase “ IBM e i 7 nani” per sottolineare una situazione in cui una sola azienda dominava il mercato, mentre le altre si spartivano le briciole.

I concorrenti della IBM

Remington Rand

Nel 1950 la Remington Rand acquistò la società di Eckert e Mauchly e consegnò il suo primo calcolatore allo U.S. Census Bureau nel 1951.

Nel 1955 la Remington Rand si fuse con la Sperry Corporation dando origine alla Sperry Rand. Successivamente si fuse con la Burroughs Corporation assumendo il nome di Unisys.

Honeywell

Il successo commerciale della Honeywell divenne rilevante a seguito della immissione sul mercato del calcolatore H 200 che era in grado di sostituire senza particolari difficoltà il
1401 della IBM con un rapporto prestazioni prezzo più conveniente.

La Honeywell inoltre fu nota perché citò in giudizio nel 1967 la Sperry Rand che pretendeva il pagamento di royalties per i brevetti di Eckert e Mauchly. Questa chiamata in giudizio portò, dopo parecchi anni, al riconoscimento della priorità di Atanasoff e Berry nell’invenzione del calcolatore elettronico.

I concorrenti della IBM

Negli anni dai cinquanta ai settanta operarono sul mercato numerose altre aziende informatiche statunitensi.

Ricordiamo tra queste:

Bendix
Control Data
Rca
Burroughs (poi fusa con Sperry Rand)
Ncr
General Electric (che acquistò in Europa le attività informatiche della Olivetti e della Bull)
Honeywell (che acquistò le attività informatiche di General Electric)

A partire dagli anni 70, con la nascita dei cosiddetti minicalcolatori, comparvero sul mercato nuovi importanti concorrenti, quali la Digital (DEC), la Hewlett Packard, la Sun e la Data General.

Gli sviluppi in Gran Bretagna: Turing e la crittografia

Alan Turing (Londra, 1912-1954), oltre ad aver formulato nel 1936 un fondamentale contributo alla Teoria degli Algoritmi tramite la definizione di una macchina astratta che fu da allora chiamata Macchina di Turing, svolse una attività rilevante anche nel settore della decrittazione dei codici crittografici durante la seconda guerra mondiale.

Le forze armate tedesche utilizzavano una macchina denominata “Enigma”, basata su una serie di rotori che con il loro movimento generavano stringhe di caratteri per cifrare i messaggi. Turing e altri realizzarono presso il Laboratorio di controspionaggio di Bletchley Park vicino a Londra una prima macchina per la decrittazione dei messaggi cifrati, detta “Bomba”.

Successivamente lo stesso gruppo, ma senza la partecipazione diretta di Turing realizzò una seconda macchina molto innovativa, detta “Colossus”, che fornì ottimi risultati.
Colossus era in realtà un vero e proprio calcolatore programmabile a valvole, ma non ebbe alcun seguito.

Al termine del conflitto mondiale la documentazione e tutti gli esemplari costruiti furono distrutti per motivi di segretezza militare.

L’Università di Manchester fu molto attiva negli anni 40 nello sviluppo di calcolatori. Un primo risultato di rilievo fu nel 1948 la macchina SSEM (Small-Scale Experimental Machine) basata su una memoria realizzata mediante un tubo a raggi catodici (Williams, Kilburn e Tootill).

Successivamente la Società Ferranti, con la collaborazione dell’Università di Manchester, realizzò nel 1951 il Ferranti Mark 1, che ottenne un buon risultato commerciale. Questa macchina fu installata a Roma presso l’Istituto per le Applicazioni del Calcolo del C.N.R. nel 1954 risultando uno tra i primissimi calcolatori elettronici in Italia.

Anche l’Università di Cambridge operò nel settore. Nel 1946, sotto la guida di Maurice V. Wilkes (Dudley, 1913), fu avviato il progetto di un calcolatore a programma memorizzato detto EDSAC (Electronic Delay Automatic Calculator) basato sulle idee di Von Neumann.

La macchina fu completata nel 1949 e fu successivamente arricchita di memorie a nastro magnetico.

Gli sviluppi in Germania

Fin dagli anni 30 lo studioso tedesco Konrad Zuse (Berlino, 1910 – 1995) lavorò in modo sostanzialmente isolato alla realizzazione di una serie di macchine via via più evolute.

La prima macchina, detta Z1, era completamente meccanica e fu completata nel 1938; la seconda, detta Z2, era basata sull’uso di relè e fu completata nel 1939; la terza macchina (Z3), sempre a relè, ma con prestazioni migliorate, fu completata nel 1941.

Una nuova macchina, detta Z4 e sempre basata sui relè, fu costruita nel 1944 e fu successivamente installata nel 1950 presso il Politecnico di Zurigo.

E’ da notare come il lavoro di Zuse fu completamente trascurato dal Governo tedesco durante la guerra.

STORIA DELL’INFORMATICA

Gli sviluppi in Francia

In Francia operava fin dagli anni 30 la Compagnie des Machines Bull che produceva e commercializzava, principalmente in Europa, sistemi a schede perforate, essendo in possesso dei brevetti dell’inventore norvegese Fredrik Rosing Bull (1882 – 1925).

In particolare all’inizio degli anni 50 fu costituita, con la partecipazione della Olivetti, una società per la commercializzazione in Italia delle macchine Bull (Olivetti – Bull).

Nel 1951 la Bull presentò il suo primo calcolatore Gamma 2, che fu seguito dal Gamma 3, entrambi realizzati con tecnologie elettroniche e inseriti nei sistemi a schede perforate.

Nel 1956 fu presentato il Gamma ET, un calcolatore elettronico dotato di una memoria ausiliaria a tamburo magnetico, e successivamente un calcolatore di grande potenza che fu chiamato Gamma 60.

Negli anni successivi la Bull fu acquisita dalla General Electric e successivamente fu oggetto di altre cessioni e acquisizioni.

STORIA DELL’INFORMATICA

Gli sviluppi in Unione Sovietica

Le prime realizzazioni nell’area dell’Informatica avvennero in Unione Sovietica negli anni 50.

Il primo progetto di calcolatore digitale fu dovuto a S. A. Lebedev che nel 1952 presentò all’Accademia delle Scienze il MESM, che fu poi seguito dal SEMS e dal BESM-1, che fu il primo di una serie di macchine note con questa sigla. In particolare il BESM-6, il primo calcolatore sovietico transistorizzato, fu realizzato nel 1967 e prodotto in qualche centinaio di esemplari.

Altre iniziative furono dovute a S. L. Sobolev e N. Brusentsov che realizzarono il SETUN nel 1960 ed a M. Kartsov che realizzò il calcolatore M1 e le versioni successive fino a M10, qust’ultima utilizzata per scopi militari.

Una serie di calcolatori digitali denominata URAL fu realizzata negli anni 60, mentre negli anni 70 fu prodotta la serie RYAD, compatibile con la serie 360 IBM. Va ricordato a questo proposito che l’esportazione dagli Stati Uniti e dagli altri paesi Nato verso l’Unione Sovietica di calcolatori elettronici era proibita. Tuttavia un certo numero di sistemi informatici fu importato tramite paesi terzi.

Il 1954 fu un anno importante per l’Informatica (termine non ancora coniato) in Italia. Infatti:

fu attivato il centro di Calcoli Numerici del Politecnico di Milano, che aveva acquisito un calcolatore americano CRC 102 A;

l’INAC (Istituto Nazionale per le Applicazioni del Calcolo) acquistò un calcolatore Ferranti Mark I inglese;

l’Università di Pisa avviò il progetto CEP (Calcolatore Elettronico Pisano);

fu costituito il Laboratorio Ricerche Elettroniche della Olivetti.

L’idea di progettare all’Università di Pisa un calcolatore elettronico fu suggerita da Enrico Fermi. Il progetto dette anche origine ad una collaborazione con l’Olivetti che nelle vicinanze di Pisa aveva installato il proprio L.R.E.

La CEP fu completata alla fine del 1960. Essa utilizzava sia valvole che transistor, aveva una memoria a nuclei di ferrite e memorie ausiliarie a tamburo ed a nastri magnetici.

STORIA DELL’INFORMATICA

Elea 9003

Il Laboratorio Ricerche Elettroniche Olivetti , a partire dal 1956, progettò un calcolatore (di grandi dimensioni per l’epoca) prima in una versione a valvole, poi in una seconda versione a transistor, che prese il nome di Elea 9003.

Questo calcolatore, una delle prime macchine non prototipali completamente transistorizzate realizzate al mondo, fu prodotto a partire dal 1959 in alcune decine di esemplari e installato presso importanti aziende in Italia.

L’Elea 9003 era dotato di una memoria a nuclei di ferrite indirizzabile al singolo carattere di 6 bit (più un bit per il controllo di parità). Le operazioni aritmetiche potevano avere operandi di lunghezza variabile (la lunghezza era specificata nell’istruzione).

Le memorie di massa dell’Elea 9003 erano a nastro magnetico. Il supporto a nastro magnetico poteva anche essere utilizzato per l’input dei dati previa una conversione fuori linea da schede perforate o da nastro perforato.

STORIA DELL’INFORMATICA

Elea 6001

Successivamente l’Olivetti realizzò l’Elea 6001, pensato per le applicazioni di calcolo scientifico, ma poi utilizzato come elaboratore gestionale, che fu commercializzato a partire dal 1962 e installato in numerosi esemplari.

L’Elea 6001 era anch’esso completamente transistorizzato e dotato di una memoria a nuclei di ferrite indirizzabile al singolo carattere (questa volta di 4 bit più un bit per l’indicazione di fine parola ed un altro bit per il controllo di parità).

La memoria di massa era ancora a nastro magnetico. L’input per le applicazioni scientifiche era usualmente il nastro perforato, mentre per le applicazioni gestionali si utilizzava un lettore di schede.

STORIA DELL’INFORMATICA

Nel 1965 le attività elettroniche della Olivetti furono cedute alla General Electric. L’attività di progettazione in Italia continuò con la realizzazione della serie GE 100 che fu distribuita con buon successo in tutto il mondo.

Negli anni seguenti la Olivetti, che aveva conservato un piccolo gruppo di progetto elettronico a Ivrea, realizzò una piccola macchina, chiamata Programma 101, che può essere considerata il primo Personal Computer del mondo.

Purtroppo al brillante risultato tecnico non seguì un successo commerciale altrettanto brillante.

Evoluzione del Mercato negli Anni 70/80

Dopo il lancio della serie 360, la IBM consolidò la sua posizione predominante (attorno al 75%) sul mercato internazionale, realizzando una nuova serie di macchine (serie 370) e successivamente altri nuovi modelli sulla stessa scia.

Dalla metà degli anni 70 il ruolo predominante della IBM si ridusse a seguito di alcuni fatti nuovi.

Una importante innovazione, dovuta alla disponibilità di circuiti integrati e di memorie di massa a costo fortemente ridotto, fu la presentazione sul mercato, a partire dalla fine degli anni 60 da parte di concorrenti sostanzialmente nuovi (come la DEC – Digital Equipment Corporation, la Data General, la Hewlett Packard, e la SUN) di macchine di dimensioni e costi contenuti che furono classificate come “minicomputer”. Tra l’altro su queste macchine si affermò gradualmente il sistema operativo Unix che divenne sostanzialmente uno standard industriale.

L’evento innovativo successivo fu la realizzazione dei microprocessori ed il conseguente lancio dei Personal Computer, che ebbe luogo verso la fine degli anni 70.

Tra i competitori emerse la Apple Computer, che produsse poi MacIntosh, ma successivamente anche la IBM entrò in questo mercato ed il suo Personal Computer divenne all’inizio degli anni 80 uno standard di mercato, dando implicitamente ampi spazi ad una concorrenza internazionale molto aggressiva.

Tra l’altro l’accordo, pressoché casuale, tra IBM e Microsoft, allora una modesta azienda, per l’adozione da parte di IBM del sistema operativo MS-Dos della Microsoft segnò l’inizio dell’impero di Bill Gates, fondatore di Microsoft, nel campo del Software.

Linguaggi di Programmazione

Uno dei primi personaggi di rilievo nel campo del software, dopo Ada Lovelace, è considerata Grace Hopper, che nel 1951 realizzò per Eckert e Mauchly il compilatore del linguaggio Math-matic e successivamente il compilatore del linguaggio Flow-matic. La stessa Hopper capeggiò il primo gruppo di lavoro per lo sviluppo del linguaggio Cobol.

Una figura di grande rilievo fu John Backus che nel 1954 avviò presso la IBM la realizzazione del primo compilatore Fortran, distribuito agli utenti nel 1957. Il linguaggio Fortran subì in seguito numerose estensioni.

Backus fu anche l’inventore, insieme a Peter Naur, della notazione “Backus Naur Form” per la descrizione formale della sintassi dei linguaggi di programmazione, utilizzata in particolare per l’Algol 60.

Fortran e Cobol furono seguiti da numerosissimi altri linguaggi di programmazione, tanto che un noto volume di J.H.Sammet del 1969 dal titolo “ Programming Languages :History and Fundametals” riporta in copertina un’immagine che ricorda la torre di Babele.

Comunque altri linguaggi che acquistarono una certa notorietà e diffusione furono il BASIC, sviluppato al Darmouth College attorno al 1964 per un sistema Time-sharing, il PL/1 proposto dalla IBM sui suoi sistemi della serie 360,e poi ancora Pascal, C, APL, ADA, Logo, Prolog, Lisp, eccetera

Fonte:

http://homes.di.unimi.it/~gfp/StIn/2006-07/Slid/Ita/STORIA.DOC

Sito web da visitare: http://homes.di.unimi.it

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