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
Gottfried Wilhelm Leibniz
(Lipsia 1646-Hannover 1716).
macchina che eseguiva anche
1671 Gottfried W Leibniz moltiplicazioni e divisioni come
successioni di addizioni e sottrazioni
XIX secolo si hanno progressi sostanziali
(Lione 1752-Oullins, Lione, 1834)
1804 Joseph Jacquard
introduce la scheda perforata nei telai che
rivoluzionarono l'industria tessile.
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
Egli realizzò anche
una "macchina
alle differenze" in
grado di svolgere
calcoli più
specializzati.
La Macchina alle differenze sarà completata solo nel 1989
ed ora è esposta al Museo della Scienza di Londra.
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.
Ada è perciò da considerarsi la prima studiosa di
linguaggi e metodologie di programmazione.
Herman H. Hollerith
(1860-1929)
Macchina tabulatrice
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!
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.
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.
La società da lui fondata venne rilevata poi dalla Siemens
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.
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.
aveva il programma registrato su nastro
perforato
Enigma
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)
Un relè dello Z3
Howard H. Aiken 8 03 1900 – 14 03 1973
1944 Viene ultimato il Mark I sotto la guida di H.H. Aiken
dell'Università di Harvard e con la collaborazione dei tecnici
IBM.
Si tratta di un calcolatore elettromeccanico (a relè) interamente
automatico e universale, che viene salutato come la realizzazione del
'sogno di Babbage'.
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
John Vincent Atanasoff (1903-1995)
L'Atanasoff-Berry Computer
(spesso chiamato ABC)
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)
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).
1945: ENIAC
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.
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/inf
ormatica/1_generazione/APJ%20%20ZOLI/Rivoluzione%20informatica/zoli
/colossus.htm
INFORMATICA E DIDATTICA
Cenni storici
Seconda metà
anni 50
metà anni 70
elaboratore visto come uno strumento per
l'istruzione programmata.
emergono nuove possibilità per migliorare e
rinnovare la didattica
sono in molti a ritenere ormai conclusa la
breve parabola delle applicazioni degli
elaboratori nella didattica
Motivazioni
Economiche
Resistenze da chi teme la disumanizzazione
dei processi di apprendimento
Culturali
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
Seymour Papert pubblica i primi studi sul logo, (con
esso l'informatica è vista come elemento contenutistico
concettuale e spazio creativo)
1967
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)
giugno 1982
L'Educational Testing Service in un suo
rapporto decretava il fallimento dell'uso del
computer nella scuola americana
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.
ELABORATORE
eccellente strumento per gli svantaggiati,
un'ulteriore occasione per i bravi,
componente per migliorare la formazione di tutti.
ELABORATORI
DIGITALI
ANALOGICI
O NUMERICI
Basati su misure di tensioni che
rappresentano, per analogia, le
grandezze che devono essere elaborate
nel calcolo.
Operano su dati rappresentati
mediante cifre, simboli,
caratteri
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
III GENERAZIONE
1964 – primi anni 70
enorme rilevanza assunta dal software
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
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
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