Storia dell’informatica A.A. 2007--0808 Prof Michele Di SantoProf....

Storia dell’informaticaStoria dell’informaticaA.A. 2007A.A. 2007--0808

Prof Michele Di SantoProf Michele Di SantoProf. Michele Di SantoProf. Michele Di Santo

Le radici dell’informatica:Le radici dell’informatica:

Dall’antichità al secolo XIXDall’antichità al secolo XIXDall antichità al secolo XIXDall antichità al secolo XIX

SI – 2007/08Michele Di Santo N. 02 - 1

I primi strumentiI primi strumentiI primi strumentiI primi strumentidi calcolo automaticodi calcolo 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 not as a hundred or a thousand; instead of a

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

Henry David Thoreau

SI – 2007/08Michele Di Santo N. 02 - 2

y(1817-1862)

Dall’abaco a Charles BabbageDall’abaco a Charles Babbage

• In questa 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

• In conclusione si dà un veloce sguardo alle macchine a schede perforate

Michele Di Santo N. 02 - 3

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 aa rappresentare tutti i numeri sino a

9999 ed erano in grado di eseguire

addizioni, sottrazioni, moltiplicazioni e

anche calcoli più complessianche calcoli più complessi

Il termine inglese digit (cifra) deriva proprio dalla parola latina

Michele Di Santo N. 02 - 4SI – 2007/08

digitus (dito)

L’abacoL’abaco

• L'abaco, è il più semplice e il più antico strumento di calcolo, inventato dall'uomo per semplificare le complicazioni di 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 d l tdel 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 p p q gsabbia

Infatti gli abachi più antichi erano tavoli ricoperti da un sottile


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

L’abaco di SalaminaL’abaco di Salamina

Uno de li abachi più antichi Uno degli abachi più antichi,

ritenuto erroneamente, all’inizio,

un tavolo da gioco, è quello

ritrovato nel 1846 nell’isola di ritrovato nel 1846 nell isola di

Salamina, simile a quelli usati

successivamente anche dai romani

e fino al medioevoe fino al medioevo

Si ritiene risalga al 300 A.C. e sia


di origine babilonese

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

• In particolare si vede la figura di un uomo che porta un sacco di monete probabile tributo di un popolo sconfitto al di monete, probabile tributo di un popolo sconfitto, al tesoriere persiano davanti al quale si trova un tavolo di

l l l l l d lcalcolo, simile al Tavolo di Salamina

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

Su questa tavoletta evidentemente venivano segnate le somme


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

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

Il vaso di Dario, presso il Museo

Archeologico di Napoli


L’abaco a gettoniL’abaco 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 forme prima dai Greci, poi dai Romani e rimasto in uso in Europa fino al 1700

• L l t l l i d l l ti l l h i ifi • La parola stessa calcolo viene dal latino calculus che significa sassolino, nome usato per i gettoni dell'abaco


L’abaco romanoL’abaco romano

U Usa un

sistema di sistema di

numerazione

posizionale

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


valgono 5 unità di quelli della parte inferiore

L’abaco cinese (L’abaco cinese (suanpansuanpan))


L’abaco giapponese (soroban)L’abaco giapponese (soroban)


L’abaco russo (L’abaco russo (schotyschoty))

Nell’abaco russo vi sono 10

perline per ogni filo

I fili con 4 perline servono per I fili con 4 perline servono per

indicare le frazioni (quarti di


rubli e quarti di copechi)

L’abaco indianoL’abaco indiano


L’abaco oggiL’abaco oggi

• L'abaco è rimasto in uso in Russia, Cina e Giappone fin dopo la II guerra mondialela 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 pgiapponese vinse sia in velocità che in precisione

P hi 1997


Pechino 1997Unione sovietica

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

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

• In uno deid i ddue si vedeil disegnomostratoche, daalcuni, fuinterpretato come il progetto di una addizionatrice


p m p gmeccanica

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

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

• L m i nz• La maggioranzadegli espertituttavia ritennetuttavia ritenneche Guatelliavesse usato laavesse usato lapropria intuizione e immaginazione per andare oltre le indicazioni contenute nei disegni di Leonardo


indicazioni contenute nei disegni di LeonardoIn ogni caso, del modello di Guatelli si sono perse le tracce

L'invenzione dei logaritmiL'invenzione dei logaritmi

• John Napier (1550-1617), da i d tt N noi detto Nepero, scozzese,

teologo, matematico, fisico, astronomo, nel 1614 inventòi logaritmi (Mirifici g (logarithmorum canonisdescriptio)descriptio)

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


progressi scientifici

I bastoncini di Nepero (1)I bastoncini di Nepero (1)

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


I bastoncini di Nepero (2)I bastoncini di Nepero (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 alto a sinistra e le unità in basso a

destra

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

i d 0 9


numeri da 0 a 9

Alcuni esempi di uso Alcuni esempi di uso

• 48 x 3 = 1(2+2)4 = 14448 34 1(2 2 1)(4 3 6)2• 48 x 34 = 1(2+2+1)(4+3+6)2

= 15(13)2 = 1632

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

• I bastoncini possono essere usati ancheper realizzare divisioni

e radici quadrateq

Bastoncini in f ili d i


forma cilindrica

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

• L'idea di utilizzare i logaritmi pereseguire le moltiplicazioni fu

ripresa nel 1620 da Edmund Gunter

(1581-1626) e poco dopo da(1581 1626) e poco dopo da

William Oughtred (1575-1660)

che inventarono il regolo calcolatore



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

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

• Il suo funzionamento si fonda sull’uso dei logaritmiSi tratta di due righelli graduati con una scala logaritmicaS tratta d due r ghell graduat con una scala logar tm ca

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



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

1,5 2

33

6• Esempio di radice quadrata

(o elevamento al quadrato)

64

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


64½ = 8 (82 = 64)8

La macchina di Schickard (1)La macchina di Schickard (1)

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

f di Eb li i professore di Ebreo, linguaggi

orientali, matematica, astronomia, , , ,

geografia presso l'università di

Tubingen è accreditato come il

costruttore nel 1623 della prima costruttore, nel 1623, della prima

calcolatrice meccanica, detta


calculating clock


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

i t i i ifinteri a sei cifre

L'overflow è segnalato dal suono di un campanellop

Incorpora dei bastoncini di Nepero per i calcoli più complessi e

ti t ti t i i ti i titigestisce automaticamente i riporti e i prestiti

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


macchina al calcolo di tabelle astronomiche


• Schickard fu coinvolto nella Guerra deitrent'annitrent anni

L’esemplare in costruzione per Keplero andòdistrutto in un incendio e alla morte didistrutto 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 h d h k d macchina, inviati da Schickard a

Keplero, furono ritrovati piegati


in un libro

Una ricostruzioneUna ricostruzione

• A partire dai disegni ritrovati, il barone Bruno von FreytagLoringhoff dell'Università di Tübingen ha ricostruito nel

1960 una copia funzionante della macchina di Schickardp f


La Pascalina (1)La Pascalina (1)

• Blaise Pascal (1623-1662),

francese, matematico, fisico,

filosofo, teologo, nel tentativo

di i il d di aiutare il padre esattore,

progettò e realizzò a soli 20 progettò e realizzò a soli 20

anni una macchina in grado di g

eseguire addizioni e

Michele Di Santo N. 02 - 29SI – 2007/08sottrazioni, detta Pascalina




• Le cifre degli operandi venivano inserite facendo ruotareg p

con uno stilo le ruote inferiori, la somma veniva eseguita

dagli ingranaggi

interni, le cifre del

risultato apparivano

n ll fin stnelle finestre

superiori


superiori


• Le principali innovazioni erano:L’uso di una arpione per il trasferimento

1728– 1728+385= 9614=L uso di una arpione per il trasferimento

del riporto da una ruota alla successivaL’uso di una rappresentazione

385= 9614=1343 11342+

1=L uso di una rappresentazionecomplementare per trattare i numeri negativi

Le ruote della Pascalina potevano ruotare in un solo senso,

1343 Le ruote della Pascalina potevano ruotare in un solo senso,per cui la macchina non era in grado di eseguire le sottrazioni

– Le sottrazioni potevanoessereeseguitesommando alminuendo ilcomplemento


pa 9 delsottraendo


La macchina è descritta in

dettaglio da Diderot e d'Alembert

ll f E l édinella famosa Encyclopédie



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

della Pascalina cessò

Il fatto che la macchina potesse solo sommare e sottrarre fu un

freno a ulteriori venditefreno a ulteriori vendite


La macchina di MorlandLa macchina di Morland

• L’inglese Samuel Morland (1625-1695) costruì una macchina d i t d ll P li h i i b 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 unLa macchina tuttavia richiedeva unintervento manuale per eseguire i

riporti quandocompariva unapopportunasegnalazionesegnalazione


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

tt i l l l t m tiattenzione al calcolo automatico

“Non è infatti degno di uominiNon è infatti degno di uomini

d'ingegno perdere ore come

schiavi nel lavoro di calcolo che

t bb ffid tpotrebbe essere affidato

tranquillamente a chiunque altro

Michele Di Santo N. 02 - 36SI – 2007/08se si usassero le macchine.”

La ruota dentata di LeibnitzLa ruota dentata di Leibnitz

• 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 ( pp ) g g

automaticamente l'addizione, la sottrazione, la

lti li i l di i imoltiplicazione e la divisione


La Stepped Reckoner (1) La Stepped Reckoner (1)


La macchina di Poleni (1)La macchina di Poleni (1)

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

• Tra queste è da ricordare la macchina

di Gi v nni P l ni (1683 1761)di Giovanni Poleni (1683 – 1761),

professore all’Università di Padova diprofessore all Università di Padova di

Astronomia e meteore, Fisica,

Matematica, Filosofia Sperimentale


e Nautica e Costruzioni Navali


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

È in grado di effettuare le 4 operazioni su

numeri al massimo di tre cifre

Era soggetta a frequenti guastiEra soggetta a frequenti guasti

Al contrario delle calcolatrici di Pascal e

L ibniz ch v niv n zi n t m n v llLeibniz che venivano azionate a manovella,

quella di Poleni era azionata da contrappesi

• Si dice che Poleni distrusse il prototipodella sua macchina quando venne a sapere che un austriaco


della sua macchina quando venne a sapere che un austriaco

ne aveva costruito una migliore


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


L’aritmometro (1)L’aritmometro (1)

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

Leibnitz

• Essa occupa un posto di rilievoperché grazie ai progressi dellaperché, grazie ai progressi dellatecnologia meccanica, fu la primamacchina da calcolo prodotta inmacchina da calcolo prodotta inmolte centinaia di esemplari e quindisegnò l’inizio dell’era industriale persegnò l inizio dell era industriale peril calcolo meccanico

D l 1823 l 1878 f d tti


Dal 1823 al 1878 ne furono prodottioltre 1500 esemplari

L’aritmometro (2)L’aritmometro (2)

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

operazioni con risultati finoa 12 cifre

• Ottenne una medaglia d'oroall'esposizione di Parigi nel 1855


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 perforata su telai per regolare il motivo ornamentale da riprodurre sulla stoffa, e nel 1726 il suo collaboratoreJ B i F l i li ò il ili d Jean-Baptiste Falcon migliorò il progetto utilizzando sequenze di schede perforate, rendendo più semplice il


cambiamento di programmazione della macchina

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

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

Dal 1804 al 1814 furono prodotti più dif p p100000 telai

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

Le operazioni compiute dal telaio sonodefinite da un insieme di schede perforateI f i ll h d t di I fori nelle schede consentono di muoveredegli uncini che alzano ed abbassano i fili dell’ordito

• Jacquard scrisse un programma composto da 24000 schede Jacquard scrisse un programma composto da 24000 schede perforate per la tessitura di un arazzo con la sua immagine







Primo esempio di software

(istruzioni su schede perforate)


Charles Babbage (1) Charles Babbage (1)

• Charles Babbage (1791-1871), inglese, matematico, filosofo,

ò ingegnere meccanico può

essere considerato il padre,p ,

o forse meglio il nonno, del

calcolatore moderno a

programma memorizzatoprogramma memorizzato

• Tra l’altro, inventore del


,

tachimetro


• Una vita dedicata alla risoluzione del problema del calcolo automatico

• Molte difficoltà di carattere

F • Forse troppo in anticipo sui tempi,non ha una valida tecnologia anon ha una valida tecnologia a

disposizione

• Non riuscirà a portare a


compimento i suoi progetti


• L’idea delle sue macchine

era geniale

• La meccanica dell’epoca

non era all’altezza


La genesi dell’ideaLa genesi dell’idea

• Herschel e Babbage stavano controllando alcuni calcoli t i i d B bb i it t ò “V l il 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. Af i di iAfter a time many discrepancies occurred, and at one point these discordances were so numerous that Idiscordances were so numerous that I exclaimed, “I wish to God these calculations had been executed by


calculations had been executed by steam.” 1821

La Macchina DifferenzialeLa Macchina Differenziale

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

numeri utili per la navigazionep g

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

algoritmo, quello delle differenze finite,g , q ,

per calcolare e tabellare i valori in più

ti di f i li i lpunti di una funzione polinomiale

• La macchina era dotata di un meccanismo di output basato


p

sull’incisione di un piatto di rame con una punta d’acciaio

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

1f(n) = a0np+a1np-1+…+apsi può ridurre ad una successione di addizioni di elementisi può ridurre ad una successione di addizioni di elementi

detti “differenze”:

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


3 2 2

…


• Se il polinomio è di secondo grado è sufficiente calcolare le diff n p im s nd s è di t d è n ss i 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 p , pp p , pessere approssimate in modo soddisfacente mediante una funzione polinomiale una macchina alle differenze avrebbe


funzione polinomiale, una macchina alle differenze avrebbe potuto essere usata per costruire tavole di vario tipo


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

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

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

i di ò l l t d tità


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


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

grado, con la precisioneg , p

di 20 cifre decimali


La sola macchina realizzataLa sola macchina realizzata

• L’unica macchina realizzata fu un prototipo parzialeNonostante il finanziamento di 17000 sterline ottenuto dal governo

inglese Babbage non riuscì a completare la Difference Engineinglese, Babbage non riuscì a completare la Difference Engine

Anche a causa dei difficili rapporti di

B bb ll b t (J s hBabbage con un collaboratore (Joseph

Clement) che gli era stato assegnato

d l dal governo

• Dopo 10 anni, nel 1832, Babbageabbandonò il progetto, per

d ù b ( l l E )


intraprenderne uno più ambizioso (Analytical Engine)

La versione di ScheutzLa versione di Scheutz

• Nel 1853 (più di 20 anni dopo) lo svedese Georg Scheutz, costruì una versione limitata (quarto grado, 14 cifre) della

Difference Engine di Babbage che fu premiata con medaglia g g p g

d’oro alla esposizione di Parigi del 1855


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

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


originale di Babbage

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

D S dDoron Swade


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

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

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

P i i d ll d (1000 l di 50 )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 operandog pI dispositivi di output (incisore di piatti di rame, perforatore di schede perforate e campanello)

L’ l itm s it è i bil d è l tt d s h d p f tL 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


“...for six months been engaged in making the drawings of a new l l ti i f f t th th fi t I lfcalculating 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 I h ld h b li d hi l ibl ”year ago I should not have believed this result possible.”

Lettera di Babbage a Quetelet, 27 aprile 1835



• La macchina analitica fu dettagliatamente progettata, ma i l t t t t t imai completamente portata a termineEssa 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 sua morte,un modello di prova è pronto


Contiene 2 accumulatori di25 cifre

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 difficoltàuna certa familiarità con le formule analitiche, non avrà molta difficoltà a formarsi un’idea generale dei mezzi con i quali la macchina esegue le operazioni”operazioni

Charles Babbage “Passages from the lifeof a philosopher”p p


La programmazione avviene attraverso schede di cartone perforate

Le schede della macchina analiticaLe schede della macchina analitica

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

Ogni scheda specifica un codice operativo– Addizione, Sottrazione, Moltiplicazione e Divisione– Combinatorial Card e Index Card che consentono di far avanzare o ritornare 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 CardNumber CardConsentono d’immettere costanti numeriche nella StoreSono spesso generate dal perforatore della macchina e contengono il risultato di calcoli precedentirisultato di calcoli precedenti

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


In modo da essere letti da 3 differenti lettoriQuesto consente delle semplificazioni

– Anche se è necessario coordinare i movimenti delle 3 sequenze di schede

Babbage e l’ItaliaBabbage e l’Italia

• Nel 1840 Babbage fu invitato da Giovanni Planaa Torino e presentò il suo progetto pressoa Torino e presentò il suo progetto pressol’Accademia Reale delle Scienze

All t i t i ò h iAlla presentazione partecipò anche un giovaneufficiale, Luigi Federico Menabrea (1809-1896)che poi sarebbe diventato primo Ministro delche poi sarebbe diventato primo Ministro delGoverno italiano nel 1867Menabrea stese una relazione sulla MacchinaMenabrea stese una relazione sulla MacchinaAnalitica, pubblicata in francese a Ginevra

Questa versione della relazione è sostanzialmente la piùQ pimportante 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

Augusta Ada Byron (1)Augusta Ada Byron (1)

• Augusta Ada Byron (1815-1852), t di L l i lcontessa di Lovelace, inglese,

figlia del poeta Byron, studiosadi matematica, fu una preziosa collaboratrice di Babbagecollaboratrice di Babbage

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


potuta usare per risolvere vari problemi

Augusta Ada Byron (2)Augusta Ada Byron (2)

• Ada può essere considerata la prima programmatrice della storia

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

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


linguaggio di programmazione

Macchine controllate da schedeMacchine controllate da schede

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


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 manoTutti 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 m m

oltre il 1900

H H ll ith (1860 1929) fi li di i ti t d hi • Herman Hollerith (1860-1929), figlio di emigrati tedeschi, ingegnere meccanico, vince la gara per la fornitura delle


apparecchiature necessarie per elaborare i dati

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

• A poco più di un mese dall’arrivo p p

di tutte le schede nella capitale,

il conteggio totale della

popolazione fu

pronto

Si apr n nu veSi aprono nuove

prospettive negli


studi statistici

Il sistema di Hollerith (1)Il sistema di Hollerith (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


, p

apertura automatica e contate mediante appositi contatori meccanici


• Hollerith usò schede perforate aventi le stesse dimensioni dei dollaridei dollari

Così potè usare come contenitori delle schede i contenitori di dollari

d d ll b f d d l % l Le dimensioni delle banconote furono ridotte del 20% nel 1929

• Una semplice perforatrice a pantografo consentiva la perforazione manuale delleschede



Pannello di contatori a quadrante (ogni 100 quadrante (ogni 100 schede un giro completo, 2 lancette, 1 per le unità e 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

Pressa ad aghi per la lettura di una scheda

imbucata a mano nella casella attivata e il coperchio ritorna poi in posizione di riposo

lettura di una scheda alla volta


La nascita della IBMLa nascita della IBM

• Nel 1911, la società Tabulating Machine Company, fondata da Hollerith, si fuse con altre aziende, dando

luo o alla Computin Tabulatin Recordinluogo alla Computing Tabulating Recording

Corporation

• Nel 1924, sotto la guida di Tomas John Watson Senior(1874-1956), la CTRC prese

il nome di Internationall nome d Internat onal

Business Machines


Corporation

Le schede IBM standardLe schede IBM standard

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


Il codice utilizzatoIl codice utilizzato


Storia dell’informatica A.A. 2007--0808 Prof Michele Di SantoProf....

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