18 Aug 2019 - 07:34--=[Computer]=----=[Computer]=----=[Musica]=----=[Musica]=----=[Geometra]=----=[Geometra]=----=[Download]=----=[Download]=----=[Link]=----=[Link]=----=[Articoli]=----=[Articoli]=--
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Dal calcolatore di Babbage al calcolatore elettronico


Prima dell'invenzione del calcolatore, gli uomini, per risolvere i calcoli matematici utilizzavano delle tavole per risolvere i problemi oppure le studiavano a memoria.
Macchina di PascalUn matematico di nome Giovanni Plana pensava che fosse più sicuro e meno faticoso utilizzare una macchina da calcolo. Quando Plana seppe che Babbage stava facendo degli studi per la realizzazione di un calcolatore non perse l'occasione di invitarlo in Italia per approfondire gli studi.
La macchina di Babbage non fu il primo calcolatore della storia, infatti, 200 anni prima nel 1642 Blaise Pascal aveva realizzato una macchina da calcolo che effettuava somme e sottrazioni ( vedi figura a destra ). Venti anni dopo Guglielmo Lebnitz realizzò una versione più sofisticata di quella di Pascal, estremamente basata su ruote dentate, sono gli inizi della tecnologia, quella tecnologia venne messa a frutto per la prima volta per sviluppare macchine di calcolo utilizzando ruote dentate.
Nel calcolatore di Pascal o di Lebnitz è necessario che l'operatore introduca i dati numerici sui quali lavorare, dopo aver introdotto i dati numerici, movendo un'opportuna leva, l'operatore provoca l'esecuzione del calcolo, il risultato del calcolo viene visualizzato su certe finestrelle e l'operatore a questo punto deve ricopiarsi su un foglio di carta i risultati ottenuti.
Queste idee vengono riprese da Babbage, nella sua macchina, ma con una piccola particolarità: dentro il calcolatore non si introducevano soltanto i dati numerici sui quali lavorare, ma anche la descrizione analitica del programma, istruzione dopo istruzione.
L'idea di questa macchina fu proposta al congresso di Torino(1840). L'idea che si affermò era che un calcolatore non doveva essere soltanto uno strumento meccanico che esegue le operazioni aritmetiche, ma doveva essere anche uno strumento in grado di memorizzare ed elaborare la descrizione analitica delle cose che doveva fare. Se è vero, che nei primi momenti della storia dell'informatica l'hardware giocò un ruolo fondamentale rispetto al software, oggi è altrettanto vero che il software è importante come l'hardware, sarà infatti il software il fattore condizionante per lo sviluppo futuro dell'informatica.
Per questo ruolo centrale del concetto di programma per questa prima introduzione del concetto di software, il congresso di Torino può essere considerato il primo congresso della storia dell'informatica, e la macchina di Babbage può essere considerata come il primo calcolatore della storia, possiamo dire quindi che l'architettura della macchina di Babbage è riportata nei calcolatori più sofisticati dei giorni nostri.
Schede perforateL' Analytical Engine (vedi figura), come i calcolatori di oggi, una o più unità di ingresso. Come abbiamo già detto la novità importante era che questa unità di ingresso era in grado di acquisire non soltanto i dati numerici, ma anche la descrizione analitica dell'operazione da effettuarsi su questi dati numerici, facendo riferimento a schede perforate (vedi figura a sinistra).
Le schede perforate di Babbage erano di due tipologie diverse, anche se strutturalmente identiche, c' erano delle schede dedicate ai dati numerici, alle variabili e c'erano delle schede, che erano dedicate alla descrizione delle singole istruzioni, definite schede di programma, ad ogni foro corrispondeva una operazione elementare. Su di essa in un opportuno codice binario venivano scritti, colonna per colonna, attraverso dei fori rettangolari e i singoli caratteri uno per ogni colonna, scritto ciascuno attraverso due fori in posizione diverse nella colonna verticale relativa.
Le schede perforate scomparvero con l'avvento del disco flessibile (floppy disk).
Nella macchina di Babbage la scheda trasmetteva dati numerici a delle ruotine dentate successivamente venivano introdotte nella memoria store (o magazzino). A pilotare l'operazione era l'unità di controllo.
L' unità di controllo era, come nei calcolatori elettronici di oggi, l'organo che invia in giro per la macchina segnali di operazioni elementari. L'unità di controllo ordina il primo trasferimento dell'informazione dell'unità di ingresso (schede perforate) alle memoria ed è l'unità di controllo che comanderà le singole operazioni elementari della macchina.

La logica di Babbage rimase la logica dei calcolatori elettronici ed è tuttora la logica adottata dai calcolatori elettronici a parte la variante del fatto che fisicamente le schede sono rappresentate oggi da segmenti di informazioni sul disco flessibile oppure l'hard disk. Ebbene l'unità di controllo legge le schede di operazione, le schede di programma, capisce le operazioni elementari che deve fare elevando in esecuzione una di esse alla volta. Per esempio, dover eseguire la somma di due numeri ordina il trasferimento dell'informazione della memoria all'unità di calcolo. L'unità di calcolo esegue il calcolo sulle due variabili, dopodiché ordina il trasferimento del risultato alla memoria e così via più volte. Quando alla fine i calcoli sono stati completati, i dati numerici che costituiscono il risultato del processo di calcolo vengono trasferiti all'unità di uscita.
Abbiamo un'unità di ingresso ed una di uscita.
L'unità di ingresso tipica di oggi è la tastiera. Allora, come organo di uscita, era il perforatore di scheda, oggi lo schermo e la stampante. Poi si hanno i due organi centrali, la memoria centrale e l'unità di calcolo.
Nell'architettura di Babbage, la memoria dei dati e la memoria dei programmi.
Un programma scritto in un certo linguaggio viene visualizzato come dato di ingresso da parte di un altro programma che è il programma traduttore.
Il calcolatore di Babbage era di tipo decimale, basato su ruotine dentate, tipicamente ogni ruotina aveva 10 denti e quindi aveva 10 posizioni possibili corrispondenti a 10 scatti di 36° ciascuno.
Ciascuna di queste 10 posizioni stava ad indicare una cifra decimale e così era possibile memorizzare una cifra decimale tra lo 0 ed il 9. Con 10 ruotine dentate si potevano rappresentare 10 cifre decimali tra lo 0 ed il 9. Ad ognuna di queste ruotine dentate corrispondeva dunque la memorizzazione di una cifra decimale, questo era l'analogo dell'organo di ingresso.
I calcolatori di oggi, sono invece di tipo binario, usano cioè un codice fatto soltanto da due entità 0 ed 1.
L'unica differenza architetturale forse è rappresentata dal fatto che la memoria, è ora gerarchicamente multipla, cioè oggi si utilizza una memoria centrale fatta da pochi dati che possono essere letti o scritti molto rapidamente e da una memoria periferica che è costituita invece da molti dati che possono essere letti o scritti più lentamente ma di conseguenza può essere molto più grande. Questa suddivisione tra memoria centrale e memoria periferica, tra la memoria a stato solido, come diciamo oggi, e la memoria di massa, i dischi flessibili, gli hard disk e così via, è diventata progressivamente più piccola, su una scala sempre più piccola.
L'architettura della memoria, ossia la sua organizzazione in parti, appare oggi nei calcolatori elettronici dell'ultima generazione estremamente sofisticata ed è forse una novità, anche se a ben vedere lo stesso Babbage usava due tipi di memoria, usava l'equivalente di una memoria centrale, rappresentata appunto dalle ruotine e l'equivalente di una memoria periferica rappresentata dai pacchi delle sue schede.
Babbage non riuscì mai a completare la realizzazione delle sue macchine di calcolo. In effetti ogni volta che stava per completare la realizzazione di una macchina si innamorava di un'idea nuova e rinunciava a quella realizzazione per buttarsi anima e corpo nel progetto della realizzazione di una nuova versione della macchina.
Babbage, non costruì mai la sua macchina perchè il calcolatore meccanico usava un tipo di tecnologia assolutamente inadatta ad effettuare il calcolo e soprattutto non era adatta ad attuare il concetto centrale dell'informatica di oggi che è il concetto di programma, il concetto di software. Con il progredire della tecnologia la macchina divenne sempre più grande (come un campo di calcio) per l'aumentare in modo progressivo della memoria.
Nel 1938 nasce il primo prototipo di calcolatore elettronico della storia, ideato dai coniugi Zuse. Successivamente nacque il primo calcolatore elettronico vero e proprio, l'ENIAC ( vedi figura sotto), che utilizzava come componenti fondamentali valvole termoioniche. Successivamente ci fu l'introduzione nel corso degli anni '50 dei transistor, mille volte più piccoli di una valvola termoionica.

ENIAC   ENIAC

I calcolatori divennero molto affidabili economici e di minori dimensioni; mentre negli anni '60 furono introdotti i circuiti integrati (vedi figura). Sono dispositivi formati da una piccola piastra di silicio su cui sono raggruppati diversi componenti elettronici come condensatori, resistenze e transistor. Permise di ridurre la dimensione e di aumentare la potenza delle macchine. Inoltre sono stati realizzati i microprocessori (vedi figura), cioè chip su cui sono stati raggruppati tutti i componenti essenziali della CPU.
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