Il Novecento - History of Computers PDF

IL NOVECENTO Filippo Sciarrone Filippo Sciarrone “Il Novecento” Indice 1. MARK 1 (1939)............................................................................... 3 2. COLOSSUS (194...

IL NOVECENTO Filippo Sciarrone Filippo Sciarrone “Il Novecento” Indice 1. MARK 1 (1939)............................................................................... 3 2. COLOSSUS (1943)......................................................................... 4 3. ENIAC (1943).................................................................................. 6 4. UNIVAC 1 (1950)........................................................................... 8 5. EDVAC (1952)................................................................................. 9 6. IBM 650 (1953)............................................................................. 10 7. LA LEGGE DI MOORE (1965).................................................. 11 8. IL MICROPROCESSORE (1970).............................................. 12 9. L’AVVENTO DEI PERSONAL COMPUTER (1977-1985)..... 14 10. 1985-OGGI.................................................................................... 15 BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA................................................... 16 Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 2 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 1. MARK 1 (1939) Ha inizio il progetto ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator) della IBM. In seguito prenderà il nome di Mark1. E’ uno dei primi computer digitali elettromeccanici della storia. Il Mark I era costituito da interruttori, relè, alberi di rotazione e frizioni. Per la sua costruzione sono stati utilizzati 765.000 componenti e centinaia di chilometri di cavi. Una volta ultimato occupava una lunghezza di 16 m, si sviluppava in altezza per 2,4 m ed aveva una profondità di circa 0,5 metri; raggiungeva un peso di circa 4 tonnellate e mezzo (vedi Figura 1). È stato necessario sincronizzare meccanicamente le unità calcolatrici di base, in modo da farle funzionare grazie ad un asse di rotazione di 15 metri, messo in movimento da un motore elettrico di 4 kW. Il Mark I poteva memorizzare 72 numeri di 23 cifre decimali ciascuno. Poteva eseguire tre addizioni o sottrazioni al secondo, una moltiplicazione in 6 secondi, una divisione in 15,3 secondi ed un logaritmo oppure una funzione trigonometrica in più di un minuto. Il Mark I leggeva le sue istruzioni su delle schede perforate e, eseguita l'istruzione corrente, passava alla successiva. I programmi complessi erano fisicamente lunghi. Il ciclo veniva compiuto unendo l'estremità della scheda contenente il programma con la parte iniziale della scheda. Questa separazione dei dati e delle istruzioni è conosciuta come Architettura Harvard1. Figura 1: il Mark I 1 https://it.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark_I Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 3 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 2. COLOSSUS (1943) In Dicembre diviene operativo un computer inglese a valvole, denominato 'Colossus'. Nasce dalla collaborazione di Alan Turing, Tom Flowers e M.H.A.Newman ed è considerato il primo computer interamente elettronico di tipo Special-Purpose. Fu richiesto da Churchill per la decodifica di messaggi tedeschi in codice Enigma. E’ composto da 1500 valvole, e pesava 1 tonnellata. Il Colossus è stato il primo computer elettronico programmabile nella storia dell'informatica. Costruito e messo in opera nel Regno Unito, durante la seconda guerra mondiale, fu in grado di forzare i codici sviluppati dalla cifratrice Lorenz SZ 40/42 usata dai nazisti per proteggere la corrispondenza fra Adolf Hitler e i suoi capi di stato maggiore, oltre che alle comunicazioni Purplee Red giapponesi, basate sulla tecnologia di Enigma (Bozzo, 1996). I servizi segreti britannici fecero di tutto per interpretare i codici dei nazisti, che però venivano cambiati quotidianamente. Il Colossus, costruito in segreto per la Royal Navy, è stato il primo a usare le valvole termoioniche, fino ad allora usate solo da amplificatori, al posto dei relè: sfruttandone ben 1500, fu in grado di aumentare notevolmente la potenza di calcolo. Colossus è preceduto unicamente dalla macchina Atanasoff–Berry Computer, anch'essa elettronica ma non programmabile, mentre la realizzazione di ENIAC è successiva di alcuni anni. Il suo primato cronologico, tuttavia, è stato riconosciuto in ritardo a causa del rigoroso segreto imposto dal Regno Unito, resistito per decenni anche dopo la conclusione della guerra. Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 4 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” Figura 2: Colussus Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 5 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 3. ENIAC (1943) L'esercito degli Stati Uniti affida all'Università di Pennsylvania la realizzazione del calcolatore digitale ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) per l'elaborazione di tavole balistiche (vedi Figura 3). E’ il primo calcolatore digitale a circuiti elettronici senza parti meccaniche 'General-Purpose'. Aveva le seguenti caratteristiche:  19 mila valvole termoioniche, 70 mila resistenze e 10 mila condensatori  30 tonnellate, occupava un’area di 180 metri quadrati ed eseguiva 5 mila addizioni al secondo  1000 volte più veloce del Mark 1 Gli scienziati avevano pensato di sfruttare, al posto dei relè, le possibilità della valvola termoionica, che era nata nel 1906 per amplificare le onde radio, e di trasformarla in un velocissimo interruttore di circuiti. Figura 3: ENIAC Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 6 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” Nel 1948, fu il primo calcolatore a utilizzare programmi immagazzinati in memoria. Operava con aritmetica decimale; il tempo di ciclo era di 200 microsecondi; eseguiva una moltiplicazione fra due numeri di 10 cifre in circa 3 millisecondi. I due limiti principali erano che necessitava di un lungo tempo per essere programmato e, soprattutto, che consumava 150 kilowatt di potenza: quando venne messo in funzione la prima volta, tutte le luci del quartiere ovest di Filadelfia si spensero. Il giorno della presentazione al mondo, fu chiesto all'ENIAC (col solito sistema della scheda perforata) di moltiplicare il numero 97.367 per se stesso 5.000 volte. La macchina compì l'operazione in meno di un secondo. Con l'ENIAC, che funzionò dal 1946 al 1955, nasce l'era informatica vera e propria; nasce anche il termine BIT (Binary Digit = Cifra Binaria). Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 7 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 4. UNIVAC 1 (1950) Questo computer è il primo ad utilizzare un’affidabile memoria esterna su nastro magnetico. Costituito da 5400 valvole miniaturizzate raffreddate con una circolazione d’aria forzata. Capace di fare un’addizione in 0,5 millisecondi e una moltiplicazione in 2,5 (vedi Figura 4). La sua unità di governo era in grado di interpretare un insieme di 45 istruzioni e, grande novità, la macchina riusciva ad elaborare, oltre ai numeri, anche i simboli alfabetici. Fu progettato da J. Presper Eckert e John Mauchly (già progettisti dell'ENIAC) i quali ne iniziarono lo sviluppo all'interno della loro società, la Eckert-Mauchly Computer Corporation2. L'UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer) viene considerato il primo computer commerciale creato negli Stati Uniti. Figura 4: UNIVAC 1 2 https://it.wikipedia.org/wiki/UNIVAC_I Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 8 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 5. EDVAC (1952) EDVAC: sviluppato da John Von Neumann e H.H. Goldstine. Si tratta del primo calcolatore modern (vedi Figura 5). I programmi sono incorporati nella memoria della macchina. Conteneva solo un sesto delle valvole che aveva Eniac. La macchina ultimata sarà consegnata al laboratorio di balistica dell’Esercito ad Aberdeen dove sarà affiancata all’Eniac. Figura 5: EDVAC Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 9 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 6. IBM 650 (1953) IBM 650, conosciuto come il calcolatore con memoria a tamburo magnetico, rappresenta il primo computer prodotto industrialmente. Esegue circa 1300 addizioni o sottrazioni al secondo, un centinaio di moltiplicazioni di numeri di 10 cifre al secondo, prende 2300 decisioni logiche al secondo. Pur essendo programmabile solo in linguaggio macchina, l’IBM/650 disponeva di una vasta biblioteca di programmi che lo rendevano realmente general purpose. Figura 6:IBM 650 Viene istallato negli uffici milanesi della Dalmine nel 1957. E’ il primo calcolatore funzionante presso un’industria italiana (Zanne, 2008). Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 10 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 7. LA LEGGE DI MOORE (1965) Nel 1965 Moore ipotizzò che il numero di transistori nei microprocessori sarebbe raddoppiato ogni 12 mesi circa. Nel 1975 questa previsione si rivelò corretta e prima della fine del decennio i tempi si allungarono a due anni, periodo che rimarrà valido per tutti gli anni ottanta. La legge, che verrà estesa per tutti gli anni novanta e resterà valida fino ai nostri giorni, viene riformulata alla fine degli anni ottanta ed elaborata nella sua forma definitiva, ovvero che il numero di transistori nei processori raddoppia ogni 18 mesi3. Questa legge è diventata il metro e l'obiettivo di tutte le aziende che operano nel settore come Intel e AMD.E’ una legge empirica che descrive lo sviluppo della microelettronica, a partire dall’inizio degli anni Settanta, con una progressione sostanzialmente esponenziale. Dal punto di vista grafico, in un sistema con il logaritmo del numero di transistori per chip sull’asse delle ordinate e il tempo (misurato in anni) su quello delle ascisse, la legge di Moore è rappresentata da una retta crescente, di pendenza proporzionale al periodo di raddoppio della caratteristica rappresentata (vedi Figura 7). Figura 7: La legge di Moore. Sulle ascisse gli anni. Sulle ordinate il numero di transistor 3 http://www.treccani.it/enciclopedia/legge-di-moore_(Enciclopedia-della-Scienza-e-della- Tecnica)/ Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 11 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 8. IL MICROPROCESSORE (1970) Negli anni ’70 nasce il microprocessore (vedi Figura 8), che rivoluzionerà il progetto e la realizzazione dei computer e costituirà la premessa tecnologica per la diffusione di massa degli elaboratori. Uno dei padri del microprocessore è stato l’italiano Federico Faggin, poi co- fondatore della Intel. Figura 8: il primo microprocessore Faggin (Vicenza, 1ºdicembre 1941) è un fisico, inventore e imprenditore italiano4. Dal 1968 Faggin risiede negli Stati Uniti ed ha assunto anche la cittadinanza statunitense. Fu capo progetto dell'Intel 4004 e responsabile dello sviluppo dei microprocessori 8008, 4040 e 8080 e delle relative architetture. Fu anche lo sviluppatore della tecnologia MOS con porta di silicio (MOS silicon gate technology), che permise la fabbricazione dei primi microprocessori e delle memorie EPROM e RAM dinamiche e sensori CCD, gli elementi essenziali per la digitalizzazione dell'informazione. Nel 1974 fondò e diresse la ditta Zilog, la prima ditta dedicata esclusivamente ai microprocessori, presso cui dette vita al famoso microprocessore Z80, tuttora in produzione. Nel 1986 Faggin co-fondò 4 Angelo Gallippi, Faggin, il padre del chip intelligente, Rome, adnkronos libri, settembre 2002, p. 9, ISBN 88-7118-149-2. Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 12 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” e diresse la Synaptics, ditta che sviluppò i primi Touchpad e Touch screen5. 5 https://it.wikipedia.org/wiki/Federico_Faggin Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 13 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 9. L’AVVENTO DEI PERSONAL COMPUTER (1977-1985) Questi anni segnano una tappa fondamentale nella storia del calcolo automatic, il quale diviene, attraverso il Personal Computer, alla portata di tutti (vedi Figura 9 e Figura 10). Viene annunciato l‘ APPLE II, che diventa un banco di prova per i personal computer. Un vero e proprio home computer, con semplici programmi di videoscrittura, fogli di calcolo, giochi e tanto altro. Nel 1978: esce il processore Intel a 16 bit 8086, nel 1980 l'IBM sceglie il PC-DOS come sistema operativo per personal computer. Nel 1981 l'architettura aperta del PC IBM viene lanciata in Agosto, decretando l'affermazione del computer desktop. Nel 1982: la Columbia Data Products realizza il primo clone del PC IBM. Subito dopo anche la Compaq ne realizza uno. Per approfondimenti si consiglia di consultare il sito: https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_Personal_Computer Figura 9: il PC IBM Figura 10: Apple II Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 14 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” 10. 1985-OGGI La storia del calcolo automatico ovvero degli strumenti elettronici per realizzarlo, dopo l’avvento del personal computer, risulta molto articolata poiché si sviluppa su vari fronti: dispositivi personali, architetture HW, Sistemi Operativi, strumenti software e Internet. I dispositivi personali come i moderni tablet, smartphone e laptop rappresentano oggi il punto di forza del mercato degli strumenti informatici. In particolare, si sta assistendo ad una crescita esponenziale della potenza di calcolo dei cellulari, attraverso architetture hardware sempre più sofisticate, basate su strutture multi-core ovvero su insiemi di microprocessori che lavorano in parallelo. Internet dagli anni ’90 ha influito moltissimo sull’evoluzione delle macchine da calcolo. Sono nate architetture client-server su web attraverso il World Wide Web, inventato ta Berners-Lee con il protocollo HTTP6. Oggi le moderne architetture cloud ci propongono sistemi e servizi innovativi in cui l’utente, con a disposizione il solo browser, può lavorare in piena autonomia. Infine, i Sistemi Operativi come Windows e Linux esprimono due filosofie di utilizzo delle macchine: la prima basata su un prodotto di Microsoft e quindi proprietario e la seconda su sistemi gratuiti ovvero open source. Per quanto riguarda l’obiettivo di questa dispensa, ovvero di dare una panoramica sulle tappe fondamentali del calcolo automatico, il nostro viaggio termina qui. 6 https://it.wikipedia.org/wiki/Hypertext_Transfer_Protocol Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 15 di 16 Filippo Sciarrone “Il Novecento” BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA Curtin, P.,D., Foley, K., Sen, K., Morin, C. (2016). Informatica di base. McGraw-Hill Education. Zane, (2008). Storia e memoria del personal computer. Il caso italiano. Milano, Jaca Book. Mezzalama, M. and Piccolo, E. (2010). Capire l’informatica. CittàStudi Edizioni. Gruppo di lavoro dell’AICA: https://www.aicanet.it/storia-informatica Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Storia_dell%27informatica Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Hypertext_Transfer_Protocol Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Storia_del_computer Atten zione! Questo materiale didattico è per uso personale dello studen te ed è coperto da copyrigh t. Ne è severamente vietata la riproduzione o il riutilizzo anch e parziale, ai sensi e per gli effetti della legge sul diritto d’autore (L. 22.04.1941/n. 633) Pag. 16 di 16