Storia dell’informatica A.A. 2006-07 Prof. Michele Di Santo Le...

40
Michele Di Santo N. 02 - 1 SI – 2006/07 Storia dell Storia dell informatica informatica A.A. 2006 A.A. 2006 - - 07 07 Prof. Prof. Michele Di Santo Michele Di Santo Le radici dell Le radici dell informatica: informatica: Dall Dall antichit antichit à à al secolo XIX al secolo XIX Michele Di Santo N. 02 - 2 SI – 2006/07 Gli strumenti di calcolo Gli strumenti di calcolo automatico automatico An honest man has hardly need to count more than his ten fingers, or, in extreme cases, he may add his toes and lump the rest. I say, let our affairs be as two or three, and not as a hundred or a thousand; instead of a million count half a dozen, and keep your accounts on your thumbnail. Henry David Thoreau (1817-1862)

Transcript of Storia dell’informatica A.A. 2006-07 Prof. Michele Di Santo Le...

  • Michele Di Santo N. 02 - 1SI – 2006/07

    Storia dellStoria dell’’informaticainformaticaA.A. 2006A.A. 2006--0707

    Prof.Prof. Michele Di SantoMichele Di Santo

    Le radici dellLe radici dell’’informatica:informatica:

    DallDall’’antichitantichitàà al secolo XIXal secolo XIX

    Michele Di Santo N. 02 - 2SI – 2006/07

    Gli strumenti di calcolo Gli strumenti di calcolo automaticoautomatico

    An honest man has hardly need to count more than his ten fingers, or, in extreme cases, he

    may add his toes and lump the rest.I say, let our affairs be as two or three, and not as a hundred or a thousand; instead of a

    million count half a dozen, and keep your accounts on your thumbnail.

    Henry David Thoreau(1817-1862)

  • Michele Di Santo N. 02 - 3SI – 2006/07

    DallDall’’abaco a abaco a CharlesCharles BabbageBabbage

    • In questa prima lezione, si affronta lo studio delle radici

    dell’informatica, coprendo, in un veloce excursus, l’arco

    temporale che va dalle origini della civiltà ai primi decenni

    del ’900

    • L’attenzione è fondamentalmente rivolta agli strumenti di

    calcolo automatico, dall’abaco alle macchine di Babbage e alle

    macchine a schede perforate

    Michele Di Santo N. 02 - 4SI – 2006/07

    I primordiI primordi

    • Il primo ausilio al calcolo usato dall’uomo è stato senza dubbio la mano

    Grazie alle mani gli egiziani riuscirono

    a rappresentare tutti i numeri sino a

    9999 ed erano in grado di eseguire

    addizioni, sottrazioni, moltiplicazioni e

    anche calcoli più complessi

    Il termine inglese digit (cifra) deriva

    proprio dalla parola latina digitus (dito)

  • Michele Di Santo N. 02 - 5SI – 2006/07

    LL’’abacoabaco

    • L'abaco, è il più semplice e il più antico strumento di calcolo, inventato dall'uomo per semplificare le complicazioni di calcoli lunghi e laboriosi

    Si usa ancora oggi, come pallottoliere, e vale la pena riprenderlo, come passo iniziale verso la comprensione delle macchine da calcolo e del computer

    • Abaco deriva dal Latino abacus che ha origini nelle parole greche abaks, che significa tavolo, e che a sua volta possibilmente deriva dalla parola semitica abq, che significa sabbia

    Infatti, gli abachi più antichi erano tavoli ricoperti da un sottile strato di sabbia sui quali con uno stilo si segnavano i calcoli

    Michele Di Santo N. 02 - 6SI – 2006/07

    LL’’abaco di abaco di SalaminaSalamina

    Uno degli abachi più antichi, ritenuto erroneamente, all’inizio, un tavolo da gioco, è quello ritrovato nel 1846 nell’isola di Salamina, simile a quelli usati successivamente anche dai romani e fino al medioevoSi ritiene risalga al 300 A.C. e sia di origine babilonese

  • Michele Di Santo N. 02 - 7SI – 2006/07

    Il vaso di Dario (1)Il vaso di Dario (1)

    • Nell’Ottocento è stato ritrovato un vaso, probabilmente del quarto secolo dopo Cristo, in cui si vede Dario il re dei Persiani circondato dai dignitari della sua corte

    • Tra questi, ci interessa in particolare la figura dell’uomo che porta un sacco di monete, probabile tributo di un popolo sconfitto, al tesoriere persiano davanti al quale si trova un tavolo di calcolo, simile al “Tavolo di Salamina” sul quale esegue i suoi conti

    • Il tesoriere tiene nella mano sinistra una tavoletta sulla quale si legge talanta H, 100 talenti

    Su questa tavoletta evidentemente erano segnate le somme calcolate sull’abaco

    Michele Di Santo N. 02 - 8SI – 2006/07

    Il vaso di Dario (2)Il vaso di Dario (2)

    Il vaso di Dario, presso il Museo Archeologico di Napoli

  • Michele Di Santo N. 02 - 9SI – 2006/07

    LL’’abaco a gettoniabaco a gettoni

    • Una tipica forma antica è l'abaco a gettoni, usato in varie forme prima dai Greci, poi dai Romani e rimasto in uso in Europa fino al 1700

    • La parola stessa calcolo viene dal latino calculus che significa sassolino, nome usato per i gettoni dell'abaco

    Michele Di Santo N. 02 - 10SI – 2006/07

    LL’’abaco romanoabaco romano

    Nell'esempio, il numero 16476I gettoni nella parte superiore valgono 5 unità di quelli della parte inferiore

    Usa un sistema di

    numerazione posizionale

  • Michele Di Santo N. 02 - 11SI – 2006/07

    LL’’abacoabaco cinesecinese ((suanpansuanpan))

    Michele Di Santo N. 02 - 12SI – 2006/07

    LL’’abaco giapponese (abaco giapponese (sorobansoroban))

  • Michele Di Santo N. 02 - 13SI – 2006/07

    LL’’abaco russo (abaco russo (schotyschoty))

    Nell’abaco russo vi sono 10 perline per ogni filoI fili con 4 perline servono per indicare le frazioni (quarti di rubli e quarti di copechi)

    Michele Di Santo N. 02 - 14SI – 2006/07

    LL’’abaco indianoabaco indiano

  • Michele Di Santo N. 02 - 15SI – 2006/07

    LL’’abaco oggiabaco oggi

    • L'abaco è rimasto in uso in Russia, Cina e Giappone fin dopo la II guerra mondiale

    Dopo la guerra, in uno scontro di prova fra un contabile giapponese con un pallottoliere ed uno americano con una calcolatrice, il giapponese vinse sia in velocità che in precisione

    Pechino 1997Unione sovietica

    Michele Di Santo N. 02 - 16SI – 2006/07

    • Il 13 febbraio 1967, due ricercatori americani scoprirono, nella Biblioteca nazionale di Spagna a Madrid, due codici sconosciuti di Leonardo da Vinci, oggi noti come Codici di Madrid

    • In uno deidue si vedeil disegnomostrato che, da alcuni, fu interpretato come il progetto di una addizionatrice meccanica

    La macchina di Leonardo da Vinci ...La macchina di Leonardo da Vinci ...

  • Michele Di Santo N. 02 - 17SI – 2006/07

    • Nonostante lo scetticismo degli ambienti scientifici, Roberto Guatelli (New York), studioso delle macchine di Leonardo, confrontando i disegni del Codice di Madrid e altri del Codice Atlantico, costruì nel 1968 un modello funzionante della macchina

    • La maggioranzadegli espertituttavia ritenneche Guatelliavesse usato lapropria 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

    ... e il suo modello funzionante (?)... e il suo modello funzionante (?)

    Michele Di Santo N. 02 - 18SI – 2006/07

    L'invenzione dei logaritmiL'invenzione dei logaritmi

    • John Napier (1550-1617), da noi detto Nepero, scozzese, teologo, matematico, fisico, astronomo, nel 1614 inventòi logaritmi (Mirifici logarithmorum canonisdescriptio)

    • I logaritmi resero i calcoli molto più facili e veloci, aprendo la strada a molti progressi scientifici

  • Michele Di Santo N. 02 - 19SI – 2006/07

    I bastoncini di I bastoncini di NeperoNepero (1)(1)

    • In un'opera successiva, Napierdescrisse un dispositivo di calcolo,noto come i bastoncini di Nepero,che consente di eseguire lemoltiplicazioni semplicemente

    Michele Di Santo N. 02 - 20SI – 2006/07

    I bastoncini di I bastoncini di NeperoNepero (2)(2)

    • In ogni quadrato si scrivono i multipli del numero dell'intestazione,

    posizionando le decine nell'angolo in

    alto a sinistra e le unità in basso a

    destra

    • Una delle tavolette viene detta INDICE e riporta, nei quadrati, i

    numeri da 0 a 9

  • Michele Di Santo N. 02 - 21SI – 2006/07

    Alcuni esempi di uso Alcuni esempi di uso

    • 48 x 3 = 1(2+2)4 = 144• 48 x 34 = 1(2+2+1)(4+3+6)2

    = 15(13)2 = 1632

    • 48x13 = 48x3 + 48x1x10= 144 + 480 = 624

    • I bastoncini possonoessere usati ancheper realizzare divisionie radici quadrate

    Bastoncini in forma cilindrica

    Michele Di Santo N. 02 - 22SI – 2006/07

    Il regolo calcolatore (1)Il regolo calcolatore (1)

    • L'idea di utilizzare i logaritmi pereseguire lo moltiplicazioni furipresa nel 1620 da Edmund Gunter(1581-1626) e poco dopo daWilliam Oughtred (1575-1660)che inventarono il regolo calcolatore

  • Michele Di Santo N. 02 - 23SI – 2006/07

    Il regolo calcolatore (2)Il regolo calcolatore (2)

    • Il regolo calcolatore è stato il più celebre e il più diffuso tra gli strumenti di calcolo analogico

    È uno strumento tascabile, di foggia lineare, universalmente diffuso, quasi uno status symbol, tra tecnici e ingegneri fino agli anni ’60

    • Il suo funzionamento si fonda sull’uso dei logaritmiSi tratta di due righelli graduati con una scala logaritmica

    Il numero x non è disegnato a x cm dall'inizio della scala, ma a (log x) cmFacendo scorrere uno sull’altro i due righelli, si possono eseguire meccanicamente moltiplicazioni e divisioni

    Michele Di Santo N. 02 - 24SI – 2006/07

    Il regolo calcolatore (3)Il regolo calcolatore (3)

    • Esempio di moltiplicazione(o divisione):1,5x2 = 3 (3:2 = 1,5)

    • Esempio di radice quadrata(o elevamento al quadrato) con l’uso delle scale X2 e X:64½ = 8 (82 = 64)

    1,5 2

    3

    64

    8

  • Michele Di Santo N. 02 - 25SI – 2006/07

    La macchina di La macchina di SchickardSchickard (1)(1)

    • Wilhelm Schickard (1592-1635), tedesco, pastore protestante,

    professore di Ebreo, linguaggi

    orientali, matematica, astronomia,

    geografia presso l'università di

    Tubingen è accreditato come il

    costruttore, nel 1623, della prima

    calcolatrice meccanica, detta

    calculating clock

    Michele Di Santo N. 02 - 26SI – 2006/07

    La macchina di La macchina di SchickardSchickard (2)(2)

    • La macchina è descritta da Schickard in alcune lettere a Keplero come in grado di eseguire le quattro operazioni su

    interi a sei cifre

    L'overflow è segnalato dal suono di un campanello

    Incorpora dei bastoncini di Nepero per i calcoli più complessi e

    gestisce automaticamente i riporti e i prestiti

    • Nella corrispondenza con Keplero, scopritore delle leggi del moto dei pianeti, Schickard spiega l'applicazione della sua

    macchina al calcolo di tabelle astronomiche

  • Michele Di Santo N. 02 - 27SI – 2006/07

    La macchina di La macchina di SchickardSchickard (3)(3)

    • Schickard fu coinvolto nella Guerra deitrent'anni

    L’esemplare in costruzione per Keplero andòdistrutto in un incendio e, alla morte diSchickard e di tutta la sua famiglia nellepestilenze che seguirono alla guerra, siperse ogni traccia del progetto

    Solo nel 1956, i disegni della macchina, inviati da Schickard a Keplero, furono ritrovati piegati in un libro

    Michele Di Santo N. 02 - 28SI – 2006/07

    Una ricostruzioneUna ricostruzione

    • A partire dai disegni ritrovati, il barone

    Bruno von Freytag

    Loringhoff

    dell'Università di

    Tübingen ha ricostruito

    nel 1960 una copia

    funzionante della

    macchina di Schickard

  • Michele Di Santo N. 02 - 29SI – 2006/07

    La La PascalinaPascalina (1)(1)

    • Blaise Pascal (1623-1662),francese, matematico, fisico,

    filosofo, teologo, nel tentativo

    di aiutare il padre esattore,

    progettò e realizzò a soli 20

    anni una macchina in grado di

    eseguire addizioni e

    sottrazioni, detta Pascalina

    Michele Di Santo N. 02 - 30SI – 2006/07

    La La PascalinaPascalina (2)(2)

  • Michele Di Santo N. 02 - 31SI – 2006/07

    La La PascalinaPascalina (3)(3)

    • Le cifre degli operandi venivano inserite facendo ruotare con uno stilo le ruote inferiori, la somma veniva eseguita dagli ingranaggi interni, le cifre del risultato apparivano nelle finestre superiori

    Michele Di Santo N. 02 - 32SI – 2006/07

    La La PascalinaPascalina (4)(4)

    • Le principali innovazioni erano:L’uso di una arpione per il trasferimentodel riporto da una ruota alla successivaL’uso di una rappresentazionecomplementare per trattare i numeri negativi

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

    – Le sottrazioni potevanoessereeseguitesommando alminuendo ilcomplementoa 9 delsottraendo

    1728– 1728+385= 9614=

    1343 11342+1=

    1343

  • Michele Di Santo N. 02 - 33SI – 2006/07

    La La PascalinaPascalina (5)(5)

    La macchina è descritta in dettaglio da Diderot e d'Alembertnella famosa Encyclopédie

    Michele Di Santo N. 02 - 34SI – 2006/07

    La La PascalinaPascalina (6)(6)

    • Nel 1652, quando Pascal aveva prodotto una cinquantina di prototipi e venduto una dozzina di macchine, la produzione della Pascalinacessò

    Il fatto che la macchina potesse solo sommaree sottrarre fu un freno a ulteriori vendite

  • Michele Di Santo N. 02 - 35SI – 2006/07

    La macchina di La macchina di MorlandMorland

    • 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

    Michele Di Santo N. 02 - 36SI – 2006/07

    Altri passi in avanti ...Altri passi in avanti ...

    • Alla fine del XVII secolo, Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), tedesco, grande matematico e filosofo, rivolge la sua

    attenzione al calcolo automatico

    “Non è infatti degno di uomini

    d'ingegno perdere ore come

    schiavi nel lavoro di calcolo che

    potrebbe essere affidato

    tranquillamente a chiunque altro

    se si usassero le macchine.”

  • Michele Di Santo N. 02 - 37SI – 2006/07

    La ruota dentata di La ruota dentata di LeibnitzLeibnitz

    • Leibniz inventa nel 1671 un meccanismo ora conosciuto come ruota dentata di Leibniz, che gli permette di costruire una macchina (la Stepped Reckoner) in grado di svolgere automaticamente l'addizione, la sottrazione, la moltiplicazione e la divisione

    Michele Di Santo N. 02 - 38SI – 2006/07

    La La SteppedStepped ReckonerReckoner (1) (1)

  • Michele Di Santo N. 02 - 39SI – 2006/07

    La La SteppedStepped ReckonerReckoner (2) (2)

    Michele Di Santo N. 02 - 40SI – 2006/07

    La La SteppedStepped ReckonerReckoner (3) (3)

  • Michele Di Santo N. 02 - 41SI – 2006/07

    La macchina di La macchina di PoleniPoleni (1)(1)

    • Nel 700 furono costruite diverse macchine da calcolo, sempre prototipali, basate sulle idee di Pascal e di Leibniz

    • Tra queste è da ricordarela macchina di Giovanni Poleni(1683 – 1761), professoreall’Università di Padova diAstronomia e meteore, Fisica,Matematica, Filosofia Sperimentalee Nautica e Costruzioni Navali

    Michele Di Santo N. 02 - 42SI – 2006/07

    La macchina di La macchina di PoleniPoleni (2)(2)

    • È la prima macchina calcolatrice realizzata da un italianoÈ datata 1709

    È in grado di effettuare le quattro operazionisu numeri al massimo di tre cifre

    Era soggetta a frequenti guasti

    Al contrario delle calcolatrici di Pascal e Leibnizche venivano azionate a manovella, quella diPoleni era azionata da contrappesi

    • Si dice che Poleni distrusse il prototipo della sua macchina quando venne a sapere che un austriaco ne aveva costruito una migliore

  • Michele Di Santo N. 02 - 43SI – 2006/07

    La macchina di La macchina di PoleniPoleni (3)(3)

    • Una ricostruzione della macchina calcolatrice di Poleni si trova oggi al Museo della Scienza e della Tecnica di Milano

    Michele Di Santo N. 02 - 44SI – 2006/07

    LL’’aritmometroaritmometro (1)(1)

    • Thomas de Colmar (1785-1870) realizzò questa macchina tra il 1820 e il 1822, quindi oltre 100 anni dopo la morte di Leibnitz

    • Essa occupa un posto di rilievoperché, grazie ai progressi dellatecnologia meccanica, fu la primamacchina da calcolo prodotta inmolte centinaia di esemplari equindi segnò l’inizio dell’eraindustriale per il calcolo meccanico

    Dal 1823 al 1878 ne furono prodottioltre 1500 esemplari

  • Michele Di Santo N. 02 - 45SI – 2006/07

    LL’’aritmometroaritmometro (2)(2)

    • Si basa sulla stessa idea della macchina di Leibniz• Era in grado di eseguire le 4

    operazioni con risultati finoa 12 cifre

    • Ottenne una medaglia d'oroall'esposizione di Parigi nel1855

    Michele Di Santo N. 02 - 46SI – 2006/07

    La rivoluzione industriale e le macchineLa rivoluzione industriale e le macchine

    • Nel ’700 andarono maturando due idee importanti:Le macchine possono essere dotate di una propria forza interna grazie ad un motore a vapore o altri dispositivi

    Le macchine possono eseguire sequenze complesse di azioni grazie a opportuni meccanismi di controllo

    • Già nel 1725, a Lione, Basile Bouchon usò rotoli di carta perforata su telai per regolare il motivo ornamentale da riprodurre sulla stoffa, e nel 1726 il suo collaboratoreJean-Baptiste Falcon migliorò il progetto utilizzando sequenze di schede perforate, rendendo più semplice il cambiamento di programmazione della macchina

  • Michele Di Santo N. 02 - 47SI – 2006/07

    • La macchina tessile di Bouchon-Falcon viene dimenticata fino al 1801, quando Joseph Marie Jacquard (1752 – 1834) ne inventa una versione industrializzabile

    Dal 1804 al 1814 furono prodotti piùdi 100.000 telai

    • È il primo esempio di macchinaprogrammabile per il controllo di unprocesso (in questo caso la tessitura)

    Le operazioni compiute dal telaiosono determinate tramite uninsieme di schede perforateI fori nelle schede consentono dimuovere degli uncini che alzano edabbassano i fili dell’ordito

    • Jacquard scrisse un programma composto da 24,000 schede perforate per la tessitura di un arazzo con la sua immagine

    Il telaio Jacquard (1)Il telaio Jacquard (1)

    Michele Di Santo N. 02 - 48SI – 2006/07

    Il telaio Jacquard (2)Il telaio Jacquard (2)

  • Michele Di Santo N. 02 - 49SI – 2006/07

    Il telaio Jacquard (3)Il telaio Jacquard (3)

    Michele Di Santo N. 02 - 50SI – 2006/07

    Il telaio Jacquard (4)Il telaio Jacquard (4)

    Primo esempio di software(istruzioni su schede perforate)

  • Michele Di Santo N. 02 - 51SI – 2006/07

    CharlesCharles BabbageBabbage (1) (1)

    • Charles Babbage (1791-1871), inglese, matematico, filosofo, ingegnere meccanico può essere considerato il padre, o forse meglio il nonno, del calcolatore moderno a programma memorizzato

    • Tra l’altro, inventore del tachimetro

    Michele Di Santo N. 02 - 52SI – 2006/07

    • Una vita dedicata alla risoluzione del problema del calcolo automatico

    • Molte difficoltà di carattere• Forse troppo in anticipo sui tempi,

    non ha una valida tecnologia a

    disposizione

    • Non riuscirà a portare acompimento i suoi progetti

    CharlesCharles BabbageBabbage (2) (2)

  • Michele Di Santo N. 02 - 53SI – 2006/07

    CharlesCharles BabbageBabbage (3) (3)

    • L’idea delle sue macchine era geniale

    • Erano però lente • La meccanica dell’epoca

    non era all’altezza

    Michele Di Santo N. 02 - 54SI – 2006/07

    La genesi dellLa genesi dell’’ideaidea

    • Herschel e Babbage stavano controllando alcuni calcoli astronomici quando Babbage, irritato, osservò “Volesse il cielo che questi calcoli fossero stati eseguiti a vapore.”

    My friend Herschel, calling upon me, brought with him the calculations of the computers, and we commenced the tedious process of verification. After a time many discrepancies occurred, and at one point these discordances were so numerous that I exclaimed, “I wish to God these calculations had been executed by steam.” 1821

  • Michele Di Santo N. 02 - 55SI – 2006/07

    La Macchina DifferenzialeLa Macchina Differenziale

    • La prima macchina, progettata da C. Babbage vero il 1823, aveva la finalità di calcolare tabelle di

    numeri utili per la navigazione

    • La macchina prese il nome di DifferenceEngine in quanto eseguiva un solo

    algoritmo, quello delle differenze finite,

    per calcolare e tabellare i valori in più

    punti di una funzione polinomiale

    • La macchina era dotata di un meccanismo di output basato sull’incisione di un piatto di rame con una punta d’acciaio

    Michele Di Santo N. 02 - 56SI – 2006/07

    Il principio di funzionamento (1)Il principio di funzionamento (1)

    • La macchina era basata sull’osservazione che il calcolo del valore di una funzione polinomiale

    f(n) = a0np+a1np-1+…+apsi può ridurre ad una successione di addizioni di elementidetti “differenze”:

    ∆1(n) = f(n) – f(n-1)∆2(n) = ∆1(n) – ∆1(n-1)∆3(n) = ∆2(n) – ∆2(n-1)…

  • Michele Di Santo N. 02 - 57SI – 2006/07

    • 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

    • 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

    Il principio di funzionamento (2)Il principio di funzionamento (2)

    Michele Di Santo N. 02 - 58SI – 2006/07

    n f(n) = ∆1 = ∆2=n2+n+41 f(n)–f(n-1) ∆1(n)-∆1(n-1)

    0 41 - -1 43 2 -2 47 4 23 53 6 24 61 8 25 71 10 26 83 12 27 97 14 28 113 16 2

    Il principio di funzionamento (3)Il principio di funzionamento (3)

    • Per un polinomio di secondo grado si ha:f(n) = f(n-1)+∆1(n) = f(n-1)+∆1(n-1)+∆2

    quindi f(n) può essere calcolato sommando quantitàdipendenti da n-1

  • Michele Di Santo N. 02 - 59SI – 2006/07

    • La Difference Engine progettata da Babbage doveva calcolare e stampare tavole di valori di polinomi fino al sesto

    grado, con la precisione

    di 20 cifre decimali

    Il principio di funzionamento (4)Il principio di funzionamento (4)

    Michele Di Santo N. 02 - 60SI – 2006/07

    • L’unica macchina realizzata fu un prototipo parzialeNonostante il finanziamento di 17000 sterline ottenuto dal governo inglese, Babbage non riuscì a completare la Difference Engine

    Anche a causa dei difficili rapporti diBabbage con un collaboratore (JosephClement) che gli era stato assegnatodal governo

    • Dopo 10 anni, nel 1832, Babbage abbandonò il progetto, per intraprenderne uno più ambizioso (Analytical Engine)

    La sola macchina realizzataLa sola macchina realizzata

  • Michele Di Santo N. 02 - 61SI – 2006/07

    La La versioneversione didi ScheutzScheutz

    • Nel 1853 (più di 20 anni dopo) lo svedese Georg Scheutz, costruì una versione limitata (quarto grado, 14 cifre) dellaDifference Engine di Babbage che fu premiata con medaglia d’oro alla esposizione di Parigi del 1855

    Michele Di Santo N. 02 - 62SI – 2006/07

    • Negli anni 1989-91, a Londra, in occasione del bicentenario della nascita, è stata costruita una versione completa della DifferenceEngine, sulla base del progetto originale di Babbage

    La ricostruzione dello Science Museum (1)La ricostruzione dello Science Museum (1)

  • Michele Di Santo N. 02 - 63SI – 2006/07

    La ricostruzione dello Science Museum (2)La ricostruzione dello Science Museum (2)

    Doron Swade

    Michele Di Santo N. 02 - 64SI – 2006/07

    La Macchina Analitica (1)La Macchina Analitica (1)

    • L’Analytical Engine è il primo vero computer programmabileÈ composta di 4 parti:

    Il magazzino (the store, la memoria)– Composta da 1000 parole da 50 cifre decimali ciascuna, per ~200Kbit

    Posizione delle ruote dentate (1000 colonne di 50 ruote)

    Il mulino (the mill, l’unità di calcolo)– Il meccanismo di controllo anticipa la tecnica della microprogrammazione

    Il dispositivo di input (lettore di schede perforate)– Le schede determinano il tipo di operazione da svolgere e la provenienza di

    ogni operandoI dispositivi di output (incisore di piatti di rame, perforatore di schede perforate e campanello)

    L’algoritmo eseguito è variabile ed è letto da schede perforatePuò essere espresso usando vari tipi di istruzioni:

    – Istruzioni aritmetiche– Istruzioni per lo spostamento dati – Istruzioni di test e di salto condizionale

  • Michele Di Santo N. 02 - 65SI – 2006/07

    La Macchina Analitica (2)La Macchina Analitica (2)

    “...for six months been engaged in making the drawings of a new calculating engine of far greater power than the first. I am myself astonished at the power I have been enabled to give to this machine; a year ago I should not have believed this result possible.”Lettera di Babbage a Quetelet, 27 aprile 1835

    Michele Di Santo N. 02 - 66SI – 2006/07

    La Macchina Analitica (3)La Macchina Analitica (3)

    • La macchina analitica fu dettagliatamente progettata, ma mai completamente portata a termine

    Essa avrebbe dovuto essere alimentata da un motore a vapore ed avrebbe dovuto essere lunga30 metri e larga 10

    Nel 1847 una parte del mille del printer sono completati

    Nel 1858 Babbage torna alavorare al progetto

    Nel 1871, anno della sia morte,un modello di prova è pronto

    Contiene 2 accumulatoridi 25 cifre

  • Michele Di Santo N. 02 - 67SI – 2006/07

    Una discendenza dichiarataUna discendenza dichiarata

    “Forse chi conosce i principi sui quali si fonda il telaio Jacquard e ha una certa familiarità con le formule analitiche, non avrà molta difficoltàa formarsi un’idea generale dei mezzi con i quali la macchina esegue le operazioni”Charles Babbage “Passages from the life ofa philosopher”

    La programmazione avviene attraverso schede di cartone perforate

    Michele Di Santo N. 02 - 68SI – 2006/07

    Le schede della macchina analiticaLe schede della macchina analitica

    • Si distinguono 3 tipi di schede di diversi formati: Operation Card

    Ogni scheda specifica un codice operativo– Addizione, Sottrazione, Moltiplicazione e Divisione– Combinatorial Card e Index Card che consentono di far avanzare o ritornare

    indietro le schede nel lettore» Corrispondono alle odierne istruzioni di jump/branch e di loop

    Variable CardControllano il trasferimento di valori dalla Store nel Mill in modo che possano essere operati e il trasferimento di risultati dal Mill alla Store

    Number CardConsentono d’immettere costanti numeriche nella StoreSono spesso generate dal perforatore della macchina e contengono il risultato di calcoli precedenti

    • In un programma, i 3 tipi di schede sono tenuti separatiIn modo da essere letti da 3 differenti lettori

    Questo consente delle semplificazioni– Anche se è necessario coordinare in qualche modo i movimenti delle 3 sequenze

    di schede

  • Michele Di Santo N. 02 - 69SI – 2006/07

    BabbageBabbage e le l’’ItaliaItalia

    • 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 giovaneufficiale, Luigi Federico Menabrea (1809-1896)che poi sarebbe diventato primo Ministro delGoverno italiano nel 1867Menabrea stese una relazione sulla MacchinaAnalitica, pubblicata in francese a Ginevra

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

    La relazione di Menabrea fu poi tradotta in inglese e arricchita con molte note da Ada Lovelace (collaboratrice di Babbage) con l’aiuto dello stesso Babbage

    Michele Di Santo N. 02 - 70SI – 2006/07

    Augusta Ada Augusta Ada ByronByron (1)(1)

    • Augusta Ada Byron (1815-1852), contessa di Lovelace, inglese, figlia del poeta Byron, studiosa di matematica, fu una preziosa collaboratrice di Babbage

    • Le note alla traduzione della relazione di Menabrea migliorano il testo e forniscono esempi di come la macchina analitica si sarebbe potuta usare per risolvere vari problemi

  • Michele Di Santo N. 02 - 71SI – 2006/07

    • Ada può essere considerata la prima programmatrice della storia

    In particolare, suggerì a Babbageun programma per il calcolo dei numeri di Bernoulli

    • Nel 1979, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha onorato il ricordo di Ada battezzando ADA un nuovo linguaggio di programmazione

    Augusta Ada Augusta Ada ByronByron (2)(2)

    Michele Di Santo N. 02 - 72SI – 2006/07

    Macchine controllate da schedeMacchine controllate da schede

    • Nella seconda metà del secolo XIX si diffusero molte macchine controllate da schede perforate

  • Michele Di Santo N. 02 - 73SI – 2006/07

    Il censimento negli USA (1)Il censimento negli USA (1)

    • Nel 1880 venne effettuato l’ultimo censimento manualeI dati si riferiscono ad oltre 50 milioni di americani

    Tutti i dati sono raccolti e spuntati a mano

    • Per il censimento del 1890 il governo americano decide di utilizzare delle macchine per velocizzare l’operazione

    Si calcolò che l’elaborazione manuale dei dati sarebbe terminata ben oltre il 1900

    • Herman Hollerith (1860-1929), figlio di emigrati tedeschi, ingegnere meccanico, vince la gara per la fornitura delle apparecchiature necessarie per elaborare i dati

    Michele Di Santo N. 02 - 74SI – 2006/07

    • A poco più di un mese dall’arrivo di tutte le schede nella capitale,

    il conteggio totale della

    popolazione era prontoSi aprono nuove

    prospettive negli

    studi statistici

    Il censimento negli USA (2)Il censimento negli USA (2)

  • Michele Di Santo N. 02 - 75SI – 2006/07

    Il sistema di Il sistema di HollerithHollerith (1)(1)

    • Il semplice sistema elettromeccanico è in grado di elaborare automaticamente i dati registrati su schede perforate

    Ogni foro sulla scheda è percepito da un ago, che chiude un circuito

    elettrico

    Mediante dei commutatori è possibile selezionare quale foro leggere

    nei pacchi delle schede

    Le schede che possiedono un foro in una determinata posizione sono

    così selezionate automaticamente, poste in un contenitore ad

    apertura automatica e contate mediante appositi contatori meccanici

    Michele Di Santo N. 02 - 76SI – 2006/07

    Il sistema di Il sistema di HollerithHollerith (2)(2)

    • Hollerith usò schede perforate aventi le stesse dimensioni dei dollari

    Così potè usare come contenitori delle schede i contenitori di dollariLe dimensioni delle banconote furono ridotte del 20% nel 1929

    • Una semplice perforatrice a pantografo consentiva la perforazione manuale delle schede

  • Michele Di Santo N. 02 - 77SI – 2006/07

    Il sistema di Il sistema di HollerithHollerith (3)(3)

    Pressa ad aghi per la lettura di una scheda alla volta

    Pannello di contatori a quadrante (ogni 100 schede un giro completo, 2 lancette, 1 per le unitàe l’altra per le centinaia

    Selezionatrice per la raccolta di gruppi di schede con dati omogeneiOgni casella ha un coperchio la cui apertura è comandata dai circuiti di lettura opportunamente connessi; la scheda letta viene “imbucata” a mano nella casella attivata e il coperchio ritorna poi in posizione di riposo

    Michele Di Santo N. 02 - 78SI – 2006/07

    La nascita della IBMLa nascita della IBM

    • Nel 1911, la società Tabulating Machine Company, fondata da Hollerith, si fuse con altre aziende, dando luogo alla Computing Tabulating Recording Corporation

    • Nel 1924, sotto la guida di Tomas John Watson Senior (1874-1956), la CTRC prese il nome di International Business Machines Corporation

  • Michele Di Santo N. 02 - 79SI – 2006/07

    Le schede IBM standardLe schede IBM standard

    • Schede perforate standard della IBM di 80 colonne per 12 righe (introdotte nel 1928)

    Michele Di Santo N. 02 - 80SI – 2006/07

    Il codice utilizzatoIl codice utilizzato