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Una panoramica storica delle prime calcolatrici, dall'abaco mesopotamico alle macchine analitiche. Viene descritto l'evoluzione dei strumenti di calcolo, dai primi strumenti semplici come l'abaco, alle macchine più complesse come la pascalina, la macchina aritmetica di poleni e la macchina di leibniz. Viene inoltre presentato il telaio jacquard e la sua importanza nel sviluppo della tecnologia informática. Infine, viene raccontata la storia di charles babbage e la sua macchina analitica, considerata la prima macchina programmabile.
Tipologia: Appunti
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Alcuni Cenni Storici L’abaco L’Abaco è stato il primo strumento che l’uomo abbia mai costruito per riuscire a semplificare i procedimenti di calcolo aritmetico, in Mesopotamia circa 2300 anni prima di Cristo. Consentiva di svolgere operazioni elementari come la somma e la sottrazione. L’abaco permetteva di memorizzare alcuni risultati intermedi per poterli riutilizzare nei passaggi successivi. Non è una macchina automatica. Le prime calcolatrici Prima di arrivare a concepire il computer come oggi noi lo conosciamo, diversi geni del passato si sono inventati un sacco di macchine strane e talvolta strabilianti, nel tentativo di superare l’enorme problema di “far lavorare una macchina da sola” senza che l’uomo dovesse intervenire fisicamente durante lo svolgimento dell’algoritmo. Infatti, ogni volta che l’uomo è costretto a intervenire nel processo di calcolo, tutto si rallenta e aumenta enormemente la possibilità di commettere degli errori. La «pascalina» La pascalina è uno strumento di calcolo inventato nel 1642 dal matematico francese Blaise Pascal, considerato il precursore della moderna calcolatrice. Consente di addizionare e sottrarre numeri composti da un massimo di dodici cifre, operando automaticamente i riporti. La «macchina aritmetica» di Poleni Un vero salto di qualità lo fece il ricercatore veneziano Giovanni Poleniche nel 1709 costruì una innovativa “macchina aritmetica” automatica. La sostanziale differenza consiste nell'introduzione di un organo meccanico, detto traspositore, che consente l'automazione della moltiplicazione attraverso la memorizzazione del fattore sul numeratore, evitando la necessità della continua impostazione del numero. La macchina di Poleni inoltre si differenzia dai dispositivi precedenti per il tentativo di rendere automatico anche il funzionamento: grazie al motore a peso infatti, Poleni ha limitato l'intervento umano alla sola impostazione del calcolo, lasciando alla macchina l'esecuzione del lavoro. Il genio di Leibniz È difficile dire cosa fu Gottfried Wilhelm von Leibniz: scienziato, matematico, logico, giurista, storico, filosofo. Certamente è considerato uno dei più grandi matematici di tutti i tempi, che pose con Newton le basi del calcolo infinitesimale; è anche ritenuto il precursore dell’informatica e del calcolo automatico. Egli fu pure inventore di una calcolatrice meccanica detta «Macchina di Leibniz» ma il suo contributo all’informatica fu ben più importante. Infatti, tra le sue più grandi invenzioni si può annoverare quella del «Sistema Binario» e i suoi studi sulla aritmetica del sistema binario, successivamente ripresi e approfonditi dal matematico britannico George Boole. Il «Telaio Jacquard» Un altro tassello verso il primo antesignano del computer fu posto dal francese Joseph Marie Jacquard nel 1801. La sua più importante creazione è considerata il «Telaio Jacquard», che è un tipo di telaio per tessitura. A questo Jacquard aggiunse un macchinario che permetteva la movimentazione automatica dei singoli fili di ordito e la possibilità di produrre tessuti complessi, con il lavoro di un solo tessitore. Questo risultato veniva ottenuto utilizzando dei cartoni perforati per impostare il disegno e la trama della tessitura. In pratica utilizzava delle schede perforate per automatizzare parte del processo. Babbage e la sua incredibile macchina Tutte le invenzioni che abbiamo visto hanno messo sul piatto diversi ingredienti, tutti molto buoni: la macchina aritmetica, la logica binaria, la scheda perforata, ma per fare un piatto come si deve bisognava fare un po’ di ordine e inventarsi una ricetta. La prima ricetta «seria» fu di Charles Babbage, forse la figura più emblematica di questo percorso verso il computer. Charles Babbage, fu uno scienziato inglese nato nel sud-ovest dell’Inghilterra nel 1791. Nel 1814 ricevette una laurea ad honorem in matematica a Cambridge e successivamente, nel 1816 a soli 24 anni, fu eletto membro della Royal Society a Londra. Babbage e la sua incredibile macchina L’idea di studiare una macchina in grado di calcolare automaticamente le tavole matematiche* sulle quali spesso riscontrava
dei valori errati, si era fatta strada nella mente di Babbagegià prima della laurea. Egli riteneva che l’impiego di automatismi avrebbe potuto minimizzare e addirittura eliminare la 0 3 0 0possibilità di commettere errori di calcolo. Intorno agli anni ‘20 Babbage, che a quel tempo si interessava di astronomia, riprese l’idea di sviluppare una macchina per calcolare le tavole. Nel 1822 ne propose lo sviluppo alla RoyalAstronomical Society, inviando un articolo dal titolo "Note on the application of machinery to the computation of very big mathematicaltables". *Le tavole matematiche servono a riportare in tabelle i risultati di operazioni matematiche simili: elevamenti a potenza, radici, logaritmi, calcoli trigonometrici e altro. La Difference Engine di Babbage Lo sviluppo di questa macchina, chiamata significativamente «Difference Engine», fu finanziato dal Governo Britannico ma non fu mai portato a compimento perché nel frattempo, durante la progettazione della macchina differenziale, Babbage aveva cominciato a lavorare ad una idea più generale di macchina che avrebbe dovuto essere capace di effettuare calcoli generali in maniera totalmente automatica. La Analythical Engine di Babbage La nuova macchina fu descritta per la prima volta nel dicembre del 1837, in una nota dal titolo “On the Mathematical Power of the Calculating Engine”. Nemmeno la Analytical Engine fu mai realizzata per problemi di vario tipo, pratico e finanziario, tuttavia lo schema teorico su cui basava è universalmente riconosciuto come il primo reale antenato del moderno calcolatore elettronico. L’architettura della macchina si basava su un sistema di input (schede perforate), un sistema per l'elaborazione dei dati (il "Mill" che costituiva una prima idea di ALU presente nelle CPU degli attuali computer) e un sistema di output (una primordiale stampante). La macchina avrebbe dovuto perforare da sé delle schede per memorizzare dei dati da utilizzare in seguito. Infine, avrebbe dovuto avere a disposizione una memoria interna in grado di contenere 1000 numeri di 50 cifre. Ada Lovelace – la prima programmatrice A questo punto siamo pronti per raccontare la storia dell’informatica moderna, che facciamo iniziare in Italia, a Torino, nel 1842 al II congresso dei filosofi (scienziati) Italiani. La conferenza era organizzata da Giovanni Plana, astronomo, che era interessato ad automatizzare alcuni complessi calcoli astronomici. Plana invitò a Torino Charles Babbage, che a quel tempo stava perfezionando la sua idea di macchina analitica. Al termine della conferenza, Plana incaricò un suo allievo (Luigi Federico Menabrea, uno dei più grandi scienziati del ‘800) di studiare e descrivere la «macchina di Babbage». Su questa macchina Menabrea fece uno studio approfondito che pubblicò nel 1842 un articolo «Notionssur la machine analytique de Charles Babbage» che è considerato il primo articolo della storia dell’informatica. Questo articolo fu tradotto in inglese, commentato e ampliato, da Ada Lovelace Byron (figlia del poeta). In questo suo articolo Ada Byron suggeriva di utilizzare la macchina Babbage per automatizzare un telaio da tessitura. Per questi suoi studi che includono anche un algoritmo per generare i numeri di Bernoulli (considerato come il primo algoritmo espressamente inteso per essere elaborato da una macchina) Ada Byron (morta a soli 37 anni) è ricordata come la prima programmatrice di