INFORMATICA 02-Storia - Trapani Marco's Blog · •Il calcolo aveva base decimale per un ovvio...

02 - Storia dell'informatica

MARCO TRAPANI [email protected] 1

INFORMATICA02-Storia

Marco [email protected]



Distinguiamo�Storia dell’informatica

�Strumenti di memorizzazione e calcolo

�Strumenti di automazione

�Pre/post elettricità

Una storia dell’informatica in senso stretto non dovrebbe andare indietro più di uno o due secoli.

Se però estendiamo il significato e ci riferiamo a tutti gli strumenti di ausilio e di semplificazione per la memorizzazione di dati e informazioni (archiviazione) e di “velocizzazione” del calcolo, allora dobbiamo andare molto ma molto più indietro.



Distinguiamo� Informatica

� Intelligenza artificiale�Robotica�Domotica�Burotica

La parola Informatica deriva dalla parola francese “Informatique”, compressione di Information e Automatique (informazione automatica), termine coniato dall’ingegnere francese Philippe Dreyfus nel 1962.

Esistono diverse branche specializzate che si rifanno all’informatica, come la ricerca sull’intelligenza artificiale (riproduzione di processi “mentali” decisionali tramite programmi di computer), la Robotica (ossia il controllo e comando di macchine semoventi), la Domotica (ossia l’automazione delle abitazioni, con il controllo automatico di riscaldamento/condizionamento, illuminazione, ecc.ecc. e la Burotica (tutto quello che ha a che farecon l’automazione dei processi amministrativi di ufficio)



ArchiviazioneScrittura�A fini amministrativi�A fini di registrazione fatti storici�A fini religiosi

La stessa scrittura può essere considerata come un “ausilio” alla archiviazione di informazioni; è interessante notare la differente “origine” ed evoluzione della scrittura in due aree geografiche molto lontane tra di loro:

•In occidente nasce per la registrazione commerciale e la tenuta di registri di carico-scarico (liste di quantità di merci/prodotti) e per la memorizzazione di storie, saghe (basti pensare all’epopea di Gilgamesh), rendiconti e annali di città

•In oriente (Cina) nasce per scopi religiosi/divinatori, per la registrazione delle “domande” poste all’oracolo e delle relative risposte, registrate a fini di studio eappofondimento.

Spunto di approfondimento: è abbastanza ovvio che il primo genere di scrittura dovesse tendere alla precisione e all’esattezza, mentre il secondo tipo fosse più“utile” se permetteva la stesura di frasi “interpretabili” a posteriori…



SupportiOccidente:�Tavolette di argilla�Papiro�Pergamena�Carta

La scrittura ha avuto diversi tipi di “supporto” per la registrazione; senza la pretesa di essere esaustivi ricordiamo:

•Le tavolette di argilla, di facile realizzazione (la tecnologia è elementare, non serve la “cottura” perché se si bagna la superficie si può “cancellare” la scrittura e correggere) e scrittura (basta una punta acuminata, metallica o anche di pietra…)

•Il papiro: l’abbondanza della materia prima (il papiro nasce spontaneamente nelle zone palustri) e di lavorazione (non sono necessarie grandi operazioni per tagliarlo e “sfogliarlo”; è però necessario predisporre i primi “inchiostri” e, volendo anche differenziare il colore, fare i primi esperimenti di “chimica” per la produzione di inchiostri neri, rossi, oro, gialli, verdi… (vedi i papiri egizi, risalenti a più di 5000 anni fa, che ancora conservano bellissimi colori)

•La pergamena: la lavorazione delle pelli per trarne capi di abbigliamento èantichissima; i primi uomini preistorici si coprivano di pelli per protezione e riscaldamento; la lavorazione della pelle per farne di sempre più sottili e morbide è stata una lunga storia; il passaggio a usare delle pezze di pelle, opportunamente trattate, come supporto per la scrittura probabilmente è dovuto alla minore “deteriorabilità” di tale mezzo di supporto rispetto al papiro

•Carta:la carta è invenzione relativamente recente, ed ha contribuito allo sviluppo e alla diffusione massiccia dei mezzi di scrittura: la realizzazione di un foglio di carta è molto meno dispendiosa (in termini di materie prime ma anche dilavorazione) rispetto ad una pergamena



SupportiOriente:�Gusci di tartaruga�Scapole di bovino�Listelli di bambù�Carta

I supporti antichi in oriente hanno avuto una evoluzione diversa:

• i primi (gusci di tartaruga e scapole di bovino) erano legate a pratiche religioso-divinatorie (la domanda veniva “incisa” sulla superficie, successivamente il supporto veniva esposto al fuoco e venivano “interpretate”le crepe che si erano formate)

• I listelli di bambù ovviamente derivano dalla abbondanza e facilità di lavorazione della materia prima: la scrittura cinese si sviluppa ancora oggi “dall’alto verso il basso” su file uniche di caratteri (ideogrammi); tale disposizione si è mantenuta fino ai giorni nostri, anche se lo sviluppo successivo della carta non lo rendeva più necessario.

SPUNTI Di APPROFONDIMENTO:

• Quali sono i vari “standard” di scrittura in senso di “direzione” di lettura ? (es. da sinistra a destra e dall’alto in basso è il NOSTRO strandard, ma ce ne sono altri…)

• Quanti sono gli “alfabeti” che vengono utilizzati per la scrittura ?

• Quante sono le “lingue” parlate nel mondo ?



CalcoloAbaco

�Le palline superiori indicano le unità, le inferiori le cinquine.

Cina VIII secolo a.c. ?

•Tipologie di abaco (pallottoliere) erano in uso anche presso i romani

•Anticamente venivano usate semplici “guide” incise in tavolette, dove venivano appoggiate delle palline di pietra (calculus, da cui “calcolo”)

•Importante il concetto di “posizionalità” delle file: la prima rappresenta le unità, poi le decine, le centinaia ecc.ecc.

•Il calcolo aveva base decimale per un ovvio motivo: abbiamo 10 dita, e questo ci sembra “naturale”; se avessimo avuto 8 dita (come nei cartoni animati) probabilmente useremmo un sistema in base 8 e ci sembrerebbe del tutto normale…



CalcoloAntikythera

�Planetario mosso da ruote dentate

�Calcola sorgere del sole, fasi lunari, posizione pianeti, equinozi, mesi, date giochi olimpici…

100-150 a.c.



CalcoloPascal e la “Pascalina”

1642

La pascalina era una macchina per fare addizioni;

Somma numeri fino ad otto cifre, (in base 10) e usa ruote dentate

(azionamento manuale… a “manovella” )

Il padre di Pascal era un esattore delle tasse, e Blaise la realizzò per aiutarlo nel suo lavoro.



CalcoloLeibniz

�Nel 1671 perfeziona la macchina di Pascal per ottenere anche le moltiplicazioni

�Fu il primo a indicare la possibilitàdi usare un sistema di calcolo basato sulla numerazione BINARIA

In quegli anni ci furono i primi contatti di epoca moderna tra l’occidente e l’oriente (impero Cinese); in una delle prime corrispondenze tra Leibinz e il padre gesuita Bouvet (un missionario), Leibniz annota la somiglianza tra il sistema usato in Cina per lo “I Ching” e il suo sistema di calcolo “binario”; strana coincidenza ….

NOTA: lo I ching, antichissimo (circa 1500 a.c.) sistema di divinazione, è un libro oracolare basato su 64 simboli formati da sei linee ciascuno; ogni linea può essere Yin (spezzata) o Yang (intera): ovvia la corrispondenza con un sistema binario, però i cinesi non lo usarono mai per l’effettuazione di calcoli ma, piuttosto, come sistema di classificazione (indicizzazione)



CalcoloRegolo calcolatore

1620: Gunter realizza il regolo calcolatore, basato su “logaritmi”.

•Sono due righelli accoppiato, con le scale graduate in modo logaritmico.

•Serve per eseguire rapidamente moltiplicazioni e divisioni

•Vedi esempio:

•Si fa corrispondere il valore 1 della scala superiore con il valore “moltiplicando” sulla scala inferiore (13)

•Si legge il risultato della moltiplicazione (26) sulla scala inferiore in corrispondenza del “moltiplicatore” sulla scala superiore (2)

E’ abbastanza ovvio ed intuitivo che3 con valori del moltiplicatore maggiori si ha una precisione minore; ottengo quindi una notevole velocità di esecuzione a scapito della precisione.

NOTA PERSONALE: io, sigh, ho fatto in tempo a studiarlo a scuola …. Anni 70…le calcolatrici tascabili ancora erano rare e costose…



AutomazioneJacquard

�Telaio automatico a nastro perforato

1801

L’avvento della rivoluzione industriale, e la possibilità/volontà di aumentare a dismisura la produzione portarono ad invenzioni semprepiù interessanti, se pur limitate dalla tecnologia dell’epoca (no elettricità…)

Jacquard inventa la prima macchina dove un “programma” di funzionamento viene “memorizzato” su un lungo nastro perforato: la “lettura” dei fori comanda il movimento degli aghi della macchina per produrre il tessuto.

Un sistema analogo (nastro perforato) è stato in uso anche su “moderne” (si fa per dire…) apparecchiature di trasmissione oggi praticmente scomparse: il TELEX (che, sempre per affondare il coltello nella piaga, ho avuto modo di usare nei primi anni di lavoro…)



AutomazioneBabbage

1792-1871

Babbage, esempio di “geniale” matematico ed inventore dell’epoca d’oro (1800) progettò una macchina di notevoli capacità per l’epoca: unità aritmetica a 50 cifre decimali, Memoria interna da 1000 registri da 50 cifre, sistema di controllo a nastro perforato ripreso dalla macchina di Jacquard.

La macchina di Babbage non fu mai realizzata, sia per i costi sia per la mancanza di una tecnologia capace di realizzare meccanismi di tale precisione (ruote dentate e ingranaggi…)



AutomazioneHollerit e il

censimento USA

1889

Le esigenze di una nazione moderna in termini di statistica diventano sempre piùpesanti col passare degli anni; l’importanza di un “registro” della popolazione da cui trarre informazioni per le più diverse esigenze (tassazione, elezioni, leva militare, decisioni in merito alla costruzione di asili, scuole, ospedali, ospizi …) èsempre stata molto sentita.

Il censimento (registrazione dei residenti di una regione o di uno stato) ha origini antichissime (basti pensare ai vangeli e alla nascita di Gesù …) ma, con l’aumentare della popolazione, il tempo necessario alla “elaborazione” dei dati aumenta in modo tale da rendere impossibile otteneredei risultati in tempo utile.

Nel 1890 l’ufficio del censimento degli Stati Uniti non aveva ancora terminato l’elaborazione dei dati del censimento di 10 anni prima, Hollerit ebbe la geniale intuizione di utilizzare delle “schede perforate” (sulla linea della macchina di Jacquard): ogni scheda rappresentava una persona, e ogni “zona” della scheda permetteva di registrare una informazione (anno di nascita, sesso, ecc.ecc.)

Una opportuna macchina “leggeva” le schede e riportava, su indicatori circolari, le quantità via via “sommate” leggendo il “pacco” di schede; questo permise di velocizzare in modo enorme il lavoro e di portarlo a compimento in pochi anni…

Nel 1886 Hollerit per fornire macchine all’U.S.Census Bureau aveva fondato la Tabulating Machine Company, che, nel 1924, cambiò nome in International Business Machines (IBM)



AutomazioneMacchine a schede perforate

Le macchine a schede perforate consentivano la manipolazione di dati memorizzati su schede di cartoncino.

Esistevano macchine per:

. Perforazione schede

. Verifica schede

. Selezione schede

. Riordinamento schede

. Inseritrici

. Calcolo (con perforazione di schede “risultato)

. Tabulazione (stampa)



AutomazioneLa scheda IBM a 80 colonne

La scheda standard IBM a 80 colonne (derivata da quella di Hollerit) era delle dimensioni di una banconota da un dollaro.

Poteva contenere 80 colonne (caratteri) tramite una codifica su 12 linee; ogni linea poteva contenere

Un foro : per rappresentare numeri

Due fori : per le lettere dell’alfabeto (solo maiuscolo!!!)

Tre fori : per i caratteri speciali



InformaticaNel ‘900 gli elementi di base sono

ormai “pronti”: �L’uso dell’elettricità per

comandare motori e rotori� I relè per la memorizzazione di

stati elementari (acceso-spento)� I nastri e schede perforati per la

memorizzazione di dati



InformaticaLe esigenze sono sempre più alte:

� Industriali (calcolo per progetti)�Militari (tavole balistiche per

artiglierie)�Navali (calcoli delle maree) �Statali (censimenti e statistica)�…..



InformaticaElementi matematici:

�Boole (1815-1864) Logica Booleana

�Alan Turing (1912-1954) Modello teorico di calcolatore universale



Informatica1937

�Howard Aiken, Harvard�Tecnologia: relè�MARK I

� 3000 relè� Operazioni su 23 cifre� 3 operazioni al secondo

Il progetto di Aiken si basava sulla macchina di Babbage.



Informatica1937

�Konrad ZUSE (Germania)

Negli anni trenta realizza prima lo Z1 (meccanico) poi lo Z2 e lo Z3 (a relè) su base BINARIA e Programmabili.

1938 – Z1 completamente meccanico

1939 – Z2 basato su relè

1941 – Z3 sempre a relè con prestazioni migliorate

1944 – Z4 sempre a relè; in uso al politecnico di Zurigo dal 1950

“fortunatamente” il lavoro di Zuse fu trascurato dal governo tedesco durante la guerra; la sussidiaria IBM tedesca si distinse, negli anni 30, per la fornitura di macchine a schede perforate usate per il “censimento” dell’Olocausto.



Informatica1939-1945

�Colossus (GB)�Bletchley Park �Macchina specializzata per la

decrittazione di Enigma�Alan Turing

Sul ruolo determinante di Colossus e dei suoi “fratellini” nella seconda guerra mondiale avremo modo di parlare nel capitolo dedicato alla Crittografia; In questa sede vale solo ricordare la figura di Alan Turing, geniale matematico morto in tragiche circostanze dovute alla “morale” dell’epoca…



InformaticaENIAC

�30x1x3 Metri�27 tonnellate�150 Kw




InformaticaENIAC




InformaticaIl primo “BUG”



InformaticaVon Neumann

� Intuizione fondamentale:� Memorizzare il “programma” non su schede perforate (esterne) ma all’interno della memoria centrale del calcolatore

� VELOCITA’



InformaticaUNIVAC – 1951 – Remington RANDPrimo computer “commerciale”

Uno dei primi sistemi che implementa la logica di Von Neumann, quindi è una macchina “programmabile” in senso stretto.



“la” Programmazione

� Ada Lovelace Byron

� WAAC� Kay McNulty

� Fran Bilas

� Betty Jean Jennings� Frances Elizabeth Snyder

� Marlyn Wescoff

� Ruth Lichterman

� Grace Murray Hopper

Agli esordi, contrariamente a quanto si possa pensare, la programmazione èstato un lavoro tipicamente femminile; basti pensare alle figure di Ada Lovelace Byron, assistente di Babbage, o al gruppo delle WAAC, prime programmatrici di ENIAC, e della figura eccezionale di Grace Murray Hopper, “madre” del COBOL.



InformaticaLe generazioni dei computer…

??????..

RISC, Parallel computing, reti1980-0ggi5

Circuiti LSI e VLSI, semiconduttori1970-19804

Circuiti integrati1965-19703

Transistor1959-19642

Tubi catodiciFino al 19591

Prima generazione

•Enormi, grande dispendio di energia elettrica, poco affidabili, costosissimi

Seconda Generazione

•Riduzione del consumo energetico, grande aumento di affidabilità, riduzione dei costi

Terza generazione

•I Circuiti integrati rappresentano un’enorme incremento in termini di minuaturizzazione, inoltre la loro progettazione e specializzazione semplifica larealizzazione di computer sempre più piccoli e versatili

Quarta generazione

•Grande diminuzione delle dimensioni e del dispendio energetico: grazie alla diminuzione dei costi possono apparire (ed essere “abbordabili”) i primi “minicomputer” ad uso Personale (il PC…)

Quinta generazione

•Al di là degli incrementi in termini di miniaturizzazione sono sempre piùimportanti concetti di elaborazione (software) che rendono il compiuter sempre più veloce e versatile (elaborazione parallela, reti neurali, sistemi esperti…)

Futuro…

•La rete come sistema “globale”;il GRID computing, sistemi in grado di “pensare”….?



InformaticaTipologie di sistemi

Mainframe

Supercomputer

Server

Workstation

Personal / portatili

Palmari_

POTENZA

+

_

COSTO

+

Come tutte le classificazioni, è opinabile e probabilmente destinata ad essere superata in pochi anni.

Ad esempio: come classificare un cellulare su cui “gira” il sistema operativo Symbian e quindi permette di usare una vasta gamma di applicazioni, dai giochiniad un foglio di calcolo ad un visualizzatore di PDF ?

La classe dei SERVER, tanto per restare in una sola azienda (IBM) comprende quattro sottofamiglie (nel 2009…) denominate:

System X

System I

System P

System Z

Con costi che vanno dalle poche migliaia di euro a svariati MILIONI di euro…

Come catalogare, infine, i sistemi realizzati “assemblando” fino a MIGLIAIA di personal computer in rete, ed utilizzando tecniche di “calcolo parallelo” e “distribuito” ?



Cronaca…Tempi moderni…



Cronaca…�Mondo dei Computer Commerciali�Mondo dei Computer Scientifici�Mondo dei Personal Computer�Mondo dei Videogame�Mondo della Telefonia�Mondo della Rete



Il futuro� Computer

� Potenze sempre maggiori � Processori quantici� Elaborazione logica Fuzzy

� Reti� GRID Computing� Elaborazione parallela

� WEB� Web Semantico� IPV6

� ????



Homework�Trovare altri “eventi significativi” da

aggiungere alla “cronaca”

�Mail to: [email protected]

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