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Dispensa UD2: Il Novecento
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 Harvard^1. (^1) https://it.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark_I Figura 1 : il Mark I
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 Purple e 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.
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 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).
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 Corporation^2. 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
Viene istallato negli uffici milanesi della Dalmine nel 1957. E’ il primo calcolatore funzionante presso un’industria italiana (Zanne, 2008).
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 mesi^3. 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). (^3) http://www.treccani.it/enciclopedia/legge-di-moore_(Enciclopedia-della-Scienza-e-della-Tecnica)/
Figura 7 : La legge di Moore. Sulle ascisse gli anni. Sulle ordinate il numero di transistor
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, 1º dicembre 1941 ) è un fisico, inventore e imprenditore italiano^4. 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 ), (^4) Angelo Gallippi, Faggin, il padre del chip intelligente , Rome, adnkronos libri, settembre 2002, p. 9, ISBN 88-7118-149-2.
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 HTTP^6. 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
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
