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matite e gomma
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Cenni storici sulle macchine da calcolo

Lezione 1 di Architettura degli elaboratori

Docente: Giuseppe Scollo

Università di Catania
Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
Corso di Laurea in Informatica, I livello, AA 2010-11

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Indice

  1. algoritmi e calcolo: precedenti storici
  2. dispositivi dalla cultura Inca
  3. dispositivi dalla cultura Maya
  4. precursori nella rivoluzione industriale
  5. la macchina analitica di Babbage
  6. calcolatori elettromeccanici e ... teorici
  7. calcolatori elettronici, Von Neumann
  8. informatica contemporanea

algoritmi e calcolo: precedenti storici

un rapida escursione introduttiva:

dispositivi dalla cultura Inca

il kipu Inca: archeologia della memorizzazione dell'informazione

kipu e yupana

kipu e yupana

molte domande aperte, ad es.:

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

per i curiosi: http://www.kipu.be/kipu.html

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

dispositivi dalla cultura Maya

l'abaco Maya: algoritmi manipolativi di calcolo

abaco Maya

abaco Maya

  • rappresentazione vigesimale dei numeri (posizionale in base 20)
  • forma additiva e ostensiva delle cifre

cifre Maya

costituenti delle cifre Maya:

  • caracol: zero
  • frijolito o maisito: unità
  • palito: cinquina
  • semplice conversione decimale
  • moltiplicazione "senza tabellina"
    • nonché divisione, radice quadrata, ...
  • H.M. Calderón, La Ciencia Matemática de los Mayas, Editorial Orion, México, D.F., 1966.

precursori nella rivoluzione industriale

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

telaio Jacquard

telaio Jacquard
fonte: Wikimedia Commons

lettura delle schede: le file di aghi possono attraversarle solo dove ci sono i fori

i fili corrispondenti alla trama programmata sono sollevati automaticamente, permettendone il passaggio

  • un addetto basta ad operare con questo telaio, invece di tre ...

analogie con i moderni calcolatori:

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

per maggiori dettagli sul funzionamento del telaio Jacquard: v. sito del Museo del Tessile di Chieri

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 Museum of Science

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 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
  • un concetto generale di calcolabilità (di una funzione): Tesi di Church-Turing
  • un risultato fondamentale per l'Informatica: l'indecidibilità dell'arresto della macchina di Turing universale

calcolatori elettronici, Von Neumann

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

l'idea di Von Neumann (che aveva partecipato al progetto ENIAC): rappresentare e memorizzare il programma di calcolo così come si rappresentano e memorizzano i dati su cui opera

con Von Neumann, l'idea prende "corpo tecnologico": nasce il calcolatore general-purpose a programma memorizzato

informatica contemporanea

sviluppi salienti: