Informatica e calcolatori elettronici

CENNI STORICI

commercianti greci e romani ABACO tuttora usato, anche se in forma diversa, nei paesi orientali.

Un abaco romano

Abaco giapponese

1642 Blaise Pascal

pascaline (macchina a ingranaggi che eseguiva somme con riporti con 12 cifre)

il principio di funzionamento è ancora utilizzato in tutti i sistemi di conteggio meccanico mediante ruotismi

1671 Gottfried W Leibniz

macchina che eseguiva anche moltiplicazioni e divisioni come successioni di addizioni e sottrazioni

Gottfried Wilhelm Leibniz

(Lipsia 1646-Hannover 1716).

XIX secolo si hanno progressi sostanziali

1804 Joseph Jacquard

introduce la scheda perforata nei telai che rivoluzionarono l'industria tessile.

(Lione 1752-Oullins, Lione, 1834)

Charles Babbage

Londra 26 12 1791 – Londra 18 10 1871

1833 Analytical Engine

Matematico inglese. A lui si deve la descrizione del primo calcolatore digitale automatico di uso generale, la cosiddetta 'macchina analitica', modello per tutti i successivi calcolatori digitali universali.

Macchina alla differenze

(non venne mai realizzata, a causa dello scarso sviluppo tecnologico dell'epoca, tuttavia viene ugualmente considerata il primo vero precursore dei moderni calcolatori) i suoi concetti base permisero la realizzazione del primo calcolatore elettronico a valvole, l'ENIAC.

In essa infatti vi era la suddivisione dei componenti in organi di memorizzazione, di calcolo e di ingresso/uscita delle informazioni e, soprattutto, era presente la nozione fondamentale di programma.

La differenza fra la macchina analitica e i moderni calcolatori sta nel fatto che la memoria di programma e' costituita da schede perforate

La Macchina alle differenze sarà completata solo nel 1989 ed ora è esposta al Museo della Scienza di Londra.

Egli realizzò anche una "macchina alle differenze" in grado di svolgere calcoli più specializzati.

Ada è perciò da considerarsi la prima studiosa di linguaggi e metodologie di programmazione.

Ada Augusta Byron Lovelace (1815-1852)

Ada Byron studiò gli aspetti programmativi della macchina ideò un linguaggio di tipo

assemblativo per programmare la macchina, introdusse il concetto di ciclo ripetuto anche annidato e il concetto di variabile indice.

Nel 1880 il censimento americano aveva posto un serio problema: sette anni dopo lo spoglio delle schede non si era ancora riusciti a completarlo e già si doveva preparare il censimento del 1890. Sicché l'ufficio censimenti bandì un concorso per la progettazione di una macchina in grado di classificare e contare automaticamente i dati.

Con la sua macchina Hollerith eseguì il lavoro di raccolta e tabulazione dei dati anagrafici del censimento americano del 1890 (63 milioni di persone e 150.000 comunità minori) in un solo mese!

Herman H. Hollerith

(1860-1929)

Macchina tabulatrice

1919 Hollerith fonda la IBM (International Business Machines).

Babbage Ada Byron e Hollerith furono dunque gli iniziatori della tecnica dell'elaborazione dei dati:

Babbage può a buon diritto essere considerato l'ispiratore degli attuali calcolatori elettronici,

Ada Byron è da considerarsi la prima studiosa di linguaggi e metodologie di programmazione

Hollerith l'inventore delle macchine meccanografiche tradizionali.

Konrad Zuse (1910-1995)

costruì nel 1941 il primo calcolatore elettromeccanico programmabile, lo Z3

Il primo progetto in grado di soddisfare le caratteristiche di un moderno elaboratore non vide la luce nel campus di un'università americana, ma nel più modesto soggiorno di una famiglia berlinese.

La società da lui fondata venne rilevata poi dalla Siemens

Il primo computer di Konrad Zuse fu costruito tra il 1936 e il 1938 e venne poi distrutto assieme ai progetti dai bombardamenti di Berlino durante la seconda guerra mondiale.

Lo Z3 Si trattava di un apparecchio programmabile, in grado di processare numeri in formato binario e le cui caratteristiche più apprezzabili, viste con il senno di poi, furono la netta distinzione fra memoria e processore. 

Lo Z1 conteneva tutti i componenti di un moderno computer, anche se era completamente meccanico, come ad esempio: unità di controllo, memoria, micro sequenze, logica floating point, ecc.

aveva il programma registrato su nastro perforato

Il calcolatore "Z1", completato da Zuse nel 1938, deve essere considerato in assoluto come il primo computer moderno, avendo anticipato di alcuni anni il Colossus, realizzato nel 1944 dal geniale matematico inglese Alan Turing per la decifrazione dei messaggi prodotti dalla macchina Enigma (progettata da Arthur Scherbius), usata dalle forze armate tedesche per le comunicazioni militari durante la seconda guerra mondiale)

Enigma

Un relè dello Z3

Si tratta di un calcolatore elettromeccanico (a relè) interamente automatico e universale, che viene salutato come la realizzazione del 'sogno di Babbage'.

Howard H. Aiken 8 03 1900 – 14 03 1973

primo calcolatore aritmetico

universale

tale macchina può essere programmata mediante una serie di istruzioni rappresentate da sequenze di fori su nastri di carta, in modo da poter eseguire qualsiasi tipo di calcolo aritmetico

1944 Viene ultimato il Mark I sotto la guida di H.H. Aiken dell'Università di Harvard e con la collaborazione dei tecnici IBM.

1942

Atanasoff (università dell’Iowa) realizza per primo una macchina di calcolo automatica di tipo elettronico anziché a relè. Nella CPU i numeri sono rappresentati con notazione binaria (memorizzati su 1632 condensatori)

John Vincent Atanasoff (1903-1995)

L'Atanasoff-Berry Computer (spesso chiamato ABC)

La macchina non era Turing completa a differenza dei suoi

successori come l'ENIAC o l'EDVAC costruito dalla

University of Manchester o le macchine progettate da Alan

Turing dopo la seconda guerra mondiale al NPL. La macchina

non implementava un'architettura per memorizzare i programmi,

un'architettura che rende i computer attuali così versatili.

La macchina tuttavia fu la prima a implementare tre idee fondamentali che fanno parte di ogni computer moderno:

•L'utilizzo dei numeri binari per rappresentare i numeri e i dati

•Tutti i calcoli sono effettuati attraverso circuiti elettronici invece che con ingranaggi, parti meccaniche o interruttori elettromeccanici

•L'organizzare il sistema in una parte dedita all'elaborazione e una alla memorizzazione, le due parti sono separate.

In aggiunta il computer utilizzava delle memorie che andavano rigenerate, una tecnologia simile alle DRAM utilizzate tuttora.

Cause belliche e più precisamente il calcolo di tavole balistiche) spinsero verso la realizzazione di macchine più veloci e nacque così presso l'Università di Pennsylvania negli Stati Uniti il primo calcolatore elettronico. Questo calcolatore a valvole, pesante più di 30 tonnellate e collocato in una palazzina di oltre 150 metri quadrati di superficie, prese il nome di ENIAC (Electronic Numerical Jntegrator And Calculator).

Negli USA il primo esemplare funzionante di computer fu l'ENIAC, una macchina costituita da 19000 valvole, 1500 relays che occupava un intero locale; il peso complessivo superava le 30 ton; la potenza consumata era di 200 KW. Il primo esemplare fu iniziato nel giugno 1944 e completato nell'autunno 1945.

1945: ENIAC

L'ENIAC viene spesso ricordato come il primo vero computer della storia, ma in effetti questo primato spetta piuttosto al Colosso realizzato dagli inglesi per forzare le macchine cifranti degli alti comandi tedeschi e il cui primo esemplare entrò in funzione all'inizio del 1944.

Il Colosso fu specificamente progettato per velocizzare la decrittazione dei cifrati Lorenz

Cinquant'anni dopo aver prodotto i programmi per l'ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), il primo computer della storia, Kay Mauchley Antonelli, Jean Bartik, Betty Holberton, Marlyn Meltzer, Frances Spence, e Ruth Teitelbaum sono venute alla ribalta, grazie al premio assegnato loro dall'associazione americana 'Women in Technology International', che promuove figure femminili che hanno contribuito nell'industria

L'ENIAC era stato creato per calcolare le traiettorie balistiche durante la seconda guerra mondiale, compito svolto fino ad allora manualmente da 80 matematici sempre di sesso femminile. A lungo ignorate, le sei programmatrici hanno finalmente ottenuto dopo anni il riconoscimento della loro storica intuizione.

Atanasoff Fisico e ingegnere americano di origine bulgara. Contende a Mauchly e von Neumann il merito di avere per primo sviluppato (sin dal 1937) l'idea del calcolatore elettronico digitale automatico a base binaria. 

Nel 1973 la giustizia americana ha invalidato il brevetto dell'ENIAC (1947) perchè preceduto nel 1939 dall'ABC (Atanasoff - Berry Computer), realizzato appunto dallo stesso Atanasoff e da C. Berry.

1949 EDSAC (presso l'Università di Cambridge in Inghilterra) fu il primo calcolatore con programma memorizzato

Fu così realizzata l'idea avanzata principalmente dal matematico di origine ungherese John Von Neumann, che le istruzioni componenti il programma di un calcolatore devono poter essere conservate nella memoria del calcolatore ed essere trattate dal calcolatore stesso in modo analogo ai dati.

L’Edsac è la prima macchina a fare uso intensivo della subroutine, cioè di particolari "giri di calcolo" che memorizzano i dati per un breve tempo grazie all’inserimento nell’unità di calcolo di linee di ritardo acustico.

John von Neumann (Budapest 1903-Washington 1957)

Partecipò alla costruzione del calcolatore elettronico ENIAC di Filadelfia, nel giro di quindici giorni dalla sua entrata in scena, il progetto del calcolatore veniva modificato in modo da permettere la memorizzazione interna del programma

e l'ENIAC diveniva la prima realizzazione della macchina universale inventata da Alan Turing nel 1936: in altre parole, un computer programmabile nel senso moderno del termine.

Alan M. Turing (Londra 1912 - Manchester 1954)

E' stato uno dei pionieri dello studio della logica dei computer così come la conosciamo oggi ed il primo ad interessarsi all'argomento dellintelligenza artificiale

Turing descrisse una macchina che sarebbe stata capace di leggere una serie su una banda composta dalle cifre uno e zero. Questi uni e questi zeri descrivevano i passaggi che erano necessari per risolvere un particolare problema o per svolgere un certo compito

Univac 1, progettato nel 1949, entrato in servizio nel 1951, segna l'inizio dell'uso commerciale e della produzione in serie dei computer. Ne furono infatti prodotti 49 esemplari

è ancora basato sulla tecnologia delle valvole termoioniche; contiene in tutto 975 parti, ha solo mille celle di memoria ognuna capace di contenere 12 cifre decimali; pesa 19 tonnellate e nel 1957 il suo costo di acquisto è di un milione di dollari, compresa la stampante.

fu usato dal 1951 per il censimento generale della popolazione degli USA. Nel 1952 venne usato per le prime proiezioni sul risultato delle elezioni presidenziali di quell'anno che videro la vittoria del gen. Dwight Eisenhower

http://www.racine.ra.it/curba/rivoluzioni/informatica/1_generazione/APJ%20-%20ZOLI/Rivoluzione%20informatica/zoli/colossus.htm

INFORMATICA E DIDATTICA

Cenni storici

Seconda metà anni 50

elaboratore visto come uno strumento per l'istruzione programmata.

emergono nuove possibilità per migliorare e rinnovare la didattica

metà anni 70 sono in molti a ritenere ormai conclusa la breve parabola delle applicazioni degli elaboratori nella didattica

Motivazioni

Economiche

Culturali

Resistenze da chi teme la disumanizzazione dei processi di apprendimento

Entusiasmi acritici di chi ritiene l’uso dell’elaboratore condizione sufficiente per una didattica più efficace

Visione riduttiva che vede l’informatica al srvizio dell’istruzione programmata

anni 60 (USA) elaboratore come sfoglia pagine

1967

Seymour Papert pubblica i primi studi sul logo, (con esso l'informatica è vista come elemento contenutistico concettuale e spazio creativo)

A.Bork per la fisica, Smith e Sherwood per la chimica, cominciano a sviluppare programmi didattici che.,anzichè riferirsi al modello dell’istruzione programmata, cercano di sfruttare in modo creativo il potenziale didattico del Computer

Seconda metà anni 70

         diffusione dei personal computer

         si abbassa il costo dell'hardware

         diffusione dell'informatica in tutti i settori

(questi sono i processi culturali, tecnologici e sociali che hanno portato la tecnologia informatica ad essere un fattore essenziale di rinnovamento dei sistemi scolastici e formativi)

1976 (USA) L'Educational Testing Service in un suo rapporto decretava il fallimento dell'uso del computer nella scuola americana

giugno 1982

Versailles i capi di stato e di governo dei sette…. individuano 18 settori della tecnologia ritenuti di importanza strategica per lo sviluppo.

Uno di questi settori e' l'applicazione delle moderne tecnologie (informatiche) alla formazione

Criteri di utilizzazione del computer

anni 60…primi anni 70:

applicazioni da cui traevano maggior beneficio gli studenti più svantaggiati e meno dotati. L'elaboratore era soprattutto orientato all'esercitazione e al recupero relativamente a capacità di base.

(Negli USA una delle condizioni del finanziamento era che le scuole facessero accedere ai terminali solo studenti che fossero almeno un anno e mezzo indietro nel loro corso di studi).

oggi:

si sta affermando l'idea che l'informatica possa essere uno strumento per migliorare la qualità della formazione di tutti, ed in particolare per promuovere lo sviluppo di capacità cognitive di alto li vello (intuizione, creatività, capacità di apprendimento indipendente,ecc.

ELABORATOREeccellente strumento per gli svantaggiati, un'ulteriore occasione per i bravi,

componente per migliorare la formazione di tutti.

ELABORATORI

DIGITALI

O NUMERICI

Operano su dati rappresentati mediante cifre, simboli,

caratteri

ANALOGICI

Basati su misure di tensioni che rappresentano, per analogia, le grandezze che devono essere elaborate nel calcolo.

Cause dell’insuccesso

Minore capacità di memorizzare masse di dati, minore programmabilità, alto costo di produzione.

INFORMATICA

HARDWARE SOFTWARE

I GENERAZIONE

1946 – fine anni 50

caratterizzata dalla tecnologia a valvole

memorie a linee di ritardo e a tamburo magnetico

Linguaggi simbolici di programmazione

l’introduzione dei linguaggi assemblativi e la definizione del linguaggio FORTRAN (1957) (FORmula TRANslator) che e tuttora molto usato per le applicazioni scientifiche

II GENERAZIONE

1958 – 1965

tecnologia a semiconduttori

memorie a nuclei magnetici e a nastri magnetici

Linguaggi simbolici di programmazione

Algol, cobol (1960)

Fortran

Sistemi operativi

circuiti integrati

sviluppo di memorie a dischi magnetici di grande e grandissima capacità e dalla diffusione dei collegamenti di calcolatori ad apparecchiature terminali o ad altri calcolatori remoti

enorme rilevanza assunta dal software

realizzazione di sistemi operativi di grande complessità in grado di assicurare, mediante le tecniche di multiprogrammazione (presenza contemporanea di più programmi in memoria)

la definizione di strutture organizzative dei dati con elevato grado di integrazione (basi di dati)

PL/1, BASIC, APL

III GENERAZIONE

1964 – primi anni 70

IV GENERAZIONE

oggi

l'introduzione della cosiddetta integrazione su larga e larghissima scala e la nascita dei microprocessore

Nel 1971 si ebbe il primo microprocessore a 4 bit

Il primo compilatore PASCAL risale al 1970

ADA (A Defense Algorithm) per Iniziativa del Dipartimento della difesa americano

Si parla ormai da più di un decennio di Intelligenza Artificiale (AI: Artificial Intelligence)

LISP, PROLOG