matite e gomma

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Macchine da calcolo: cenni storici

Lezione 01 di Architettura degli elaboratori

Docenti: A-L: Giuseppe Scollo, M-Z: Christian Napoli

Università di Catania
Dipartimento di Matematica e Informatica
Corso di Laurea in Informatica, I livello, AA 2018-19

Indice

  1. Macchine da calcolo: cenni storici
  2. algoritmi e calcolo: precedenti storici
  3. dispositivi dalle civiltà precolombiane
  4. precursori nella rivoluzione industriale
  5. la macchina analitica di Babbage
  6. calcolatori elettromeccanici e ... teorici
  7. calcolatori elettronici!
  8. informatica contemporanea
  9. riferimenti

algoritmi e calcolo: precedenti storici

una rapida escursione introduttiva:

dispositivi dalle civiltà precolombiane

il kipu Inca: archeologia della memorizzazione dell'informazione

kipu e yupana

kipu e yupana

fonte: Guaman Poma
El primer Nueva corónica y buen gobierno (1615), p.362
(København, Det Kongelige Bibliotek, GKS 2232 4°)

molte domande aperte, e.g. :

  • quale fra le molte possibili tecniche di codifica?
  • qual è il rapporto fra kipu e yupana ?

per i curiosi:

l'abaco Maya: v. prossima esercitazione

frattanto: simulatori “della casa” (i primi sei in lista)

precursori nella rivoluzione industriale

l'idea di J.-M. Jacquard (1804): introdurre schede di cartone forato nei telai; a ogni scheda corrispondeva un preciso disegno, formato dai fori

telaio Jacquard

telaio Jacquard
fonte: Wikimedia Commons

lettura delle schede: dei piccoli contrappesi possono attraversarle solo dove ci sono i fori

i fili dell'ordito corrispondenti al programma sono sollevati automaticamente, permettendo il passaggio del filo di trama

  • un addetto basta a operare su questo telaio, invece di tre

analogie con i moderni calcolatori:

  • macchina a programma = sequenza di istruzioni
  • rappresentazione binaria del programma

dettagli su storia e funzionamento del telaio Jacquard: v. Wikipedia

una breve storia dell'invenzione del telaio Jacquard è (narrata in rima) nel video https://www.youtube.com/watch?v=CMl6UeOKfWc

la macchina analitica di Babbage

la prima invenzione di Charles Babbage è la macchina differenziale (1823): estende le idee di Pascal e Leibniz, può operare fino a 6 cifre significative

questa fu la sola che riuscì a costruire ...

il progetto di costruirne una con precisione a 20 cifre è stato realizzato... nel 1991, dopo sei anni di lavoro, dal London Science Museum

la successiva macchina analitica non è però una mera (per quanto sofisticata) calcolatrice:

  • la sua architettura è straordinariamente simile a quella del moderno calcolatore!

v.: Sketch of the Analytical Engine di L. F. Menabrea, tradotto dal francese e corredato di ricche note da Ada Lovelace

prima programmatrice della storia 

Augusta Ada Byron, contessa di Lovelace

Ada Augusta Byron, contessa di Lovelace, 1838
fonte: Wikimedia Commons

calcolatori elettromeccanici e ... teorici

XX secolo: elaborazione automatica di dati su larga scala, motivazioni:

Porzione del calcolatore Mark I

Porzione del calcolatore Mark I
fonte: Wikimedia Commons

non meno importanti sono gli sviluppi teorici dei primi decenni, che negli anni '30 producono:

  • modelli concettuali, simbolici, di macchine da calcolo:
    • Post, Turing, Church
  • concetto generale di calcolabilità (di una funzione):
    • Tesi di Church-Turing
  • un risultato fondamentale per l'Informatica:
    • indecidibilità dell'arresto della macchina di Turing universale

calcolatori elettronici!

negli anni '40, grazie alla disponibilità delle prime tecnologie elettroniche, prende definitivamente avvento la rappresentazione binaria dell'informazione

spesso si riporta quale primo esemplare di calcolatore elettronico l'ENIAC, costruito da Eckert e Mauchly (U. of Pennsylvania, 1946), ma la questione è controversa

informatica contemporanea

Breve storia del calcolatore
paragrafo 1.7 del testo di riferimento
presentazione: cap. 1, pp. 34-42 (ad accesso riservato)

riferimenti

capitolo 1 del testo di riferimento, paragrafo 1.7

per consultazione e approfondimenti:

A. Montanari, Il calcolo automatico
Cap. VII Tesi di Laurea, Università di Ferrara, CdL in Matematica, AA 1998/99

M.R. Williams, A History of Computing Technology
2nd Edition, Wiley-IEEE Computer Society Press, 1997