Piero Gallo Fabio Salerno. Task. Corso di informatica. Storia del computer. il libro si estende sul web

Transcript

1 Piero Gallo Fabio Salerno Task Corso di informatica 1 il libro si estende sul web Storia del computer

2 il libro si estende sul web Dagli LEZIONE albori al 1822 Sin dall antichità l uomo ha sentito l esigenza di eseguire calcoli precisi e privi di errori. I primi strumenti a disposizione furono, naturalmente, le dita, ma quando queste non bastarono più, l uomo fu costretto a utilizzare ogni sorta di espediente: cominciò a tracciare delle aste sui muri della sua abitazione, a formare cumuli di sassi, a usare altri sistemi rudimentali. La necessità lo spinse, nel tempo, a costruire macchine sempre più sofisticate che alleviassero la fatica del calcolo numerico. La prima vera macchina da calcolo fu costruita dai Greci e dai Romani: l abaco, dalla parola greca abax, che significa tavola. Era appunto una tavoletta, divisa in due parti e composta da varie scanalature, all interno delle quali erano inseriti dei sassolini (il principio di funzionamento era simile a quello del pallottoliere). Nel 1623 Wilhelm Schickard costruì la prima macchina per il calcolo automatico, che andò perduta nella Guerra dei 30 anni e della quale si scoprì l esistenza solo nel La macchina di Schickard era capace di compiere le quattro operazioni. Il primo vero successo spettò al filosofo e matematico francese Blaise Pascal che, appena ventenne, nel 1642 progettò una macchina per addizionare e sottrarre, che teneva conto automaticamente dei riporti: la Pascalina, la più antica macchina di calcolo giunta a noi (meno completa, però, di quella di Schickard, poiché effettuava solo due operazioni). Essa diede inizio alla lunga serie di macchine calcolatrici che avrebbe poi aperto il passo agli attuali computer. La Pascalina era composta da una serie di ruote dentate indicanti le unità, le decine, le centinaia e così via, e ognuna era divisa in dieci settori (dallo 0 al 9), corrispondenti alle cifre del sistema decimale. Il suo funzionamento era semplice: per eseguire la somma 7+4 si impostava la ruota delle unità sul 7 e la si faceva avanzare di 4 posizioni. Si otteneva così un 1 sulla ruota delle unità e un altro 1 su quella delle decine, ruotata automaticamente da alcuni ingranaggi, che formavano il numero 11, risultato dell operazione. La macchina di Pascal operava, dunque, in maniera rudimentale; tuttavia essa applicava un principio fondamentale nel calcolo meccanico: il riporto automatico, in base al quale la rotazione completa di una ruota provoca automaticamente lo scatto in avanti di un unità della ruota successiva. Nella seconda metà del secolo, nel 1673, anche il filosofo e scienziato tedesco Gottfried Wilhelm von Leibniz progettò e costruì una macchina calcolatrice, più avanzata rispetto a quella ideata da Pascal, dal momento che era in grado di eseguire automaticamente anche le operazioni di moltiplicazione e divisione, mediante l impiego di un pignone dentato. Nel 1679 Leibniz progettò anche una macchina da calcolo binario, introducendo quello che sarebbe divenuto il codice matematico dei computer moderni. Un contributo indiretto, ma decisivo, allo sviluppo di macchine automatiche per il calcolo, giunse nel 1725 a opera di Bouchon con l invenzione della banda perforata per la programmazione automatica continua dei telai tessili. Tale invenzione venne perfezionata con l adozione di piccole schede a cartoncino dal meccanico Falcon nel P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer

3 Dagli albori al 1822 LEZIONE 1 Al francese Joseph M. Jacquard spetta il merito di aver reso industriale questo processo, applicandolo ai telai meccanici; si rivoluzionò, così, l industria tessile. L idea innovatrice di Jacquard fu quella di far guidare automaticamente i movimenti del telaio da una serie di fori praticati su schede di cartone. La trama e l ordito della stoffa erano codificati da queste schede di controllo, che venivano lette da una serie di uncini collegati ai vari fili da intrecciare. Nacque così, per compiti completamente diversi da quelli successivamente svolti in informatica, la scheda perforata, utilizzata per trasmettere a una macchina le informazioni necessarie per il suo funzionamento. La scheda perforata è stata usata fino a pochi decenni fa come strumento di input. Era costituita da un cartoncino rettangolare di dimensioni standard e suddivisa in ottanta colonne e dodici righe: in ciascuna colonna poteva essere memorizzato un carattere mediante la perforazione di fori rettangolari in opportune posizioni. Le apparecchiature che servivano per la perforazione delle schede erano di due tipi: perforatori, che realizzavano la perforazione in modo automatico, e perforatrici di tipo manuale, costituite da una tastiera analoga a quella delle comuni macchine per scrivere. Occorre attendere, però, gli studi di Charles Babbage e di Ada Lovelace per giungere a qualcosa di veramente innovativo. Charles Babbage nacque nel 1791 da una famiglia benestante e si rivelò ben presto un genio matematico. Fu proprio lavorando alla correzione dei numerosi errori da lui individuati nelle tavole logaritmiche che gli venne l idea di costruire un apparecchio di calcolo. Nel 1822 egli presentò alla Royal Astronomical Society il primo modello di Macchina differenziale, una macchina in grado di eseguire i calcoli necessari per costruire le tavole logaritmiche e il cui nome derivava da una tecnica matematica chiamata calcolo differenziale. La Royal Astronomical Society incoraggiò Babbage a perfezionare l apparecchio. Insieme a Lady Ada Augusta contessa di Lovelace, figlia di lord Byron, Babbage intraprese un progetto molto ambizioso, la costruzione della Analytical Engine, ossia la Macchina analitica. Questo apparecchio, che riceveva i comandi da una scheda perforata, doveva essere in grado di calcolare i valori di funzioni matematiche molto più complesse della funzione logaritmo, ma fin dagli inizi difficoltà di ogni tipo ne limitarono il funzionamento. La macchina doveva essere gigantesca (a giudicare dai pochi disegni rimasti nel progetto), tanto da occupare tutto l enorme laboratorio di Babbage. P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer 3

4 il libro si estende sul web LEZIONE Dall Ottocento al Novecento A Babbage vennero a mancare i finanziamenti del governo inglese, poiché non onorò il primo contratto stipulato, quello relativo alla seconda macchina differenziale (più grande della prima). Per questa ragione, e non per inadeguatezza tecnologica, come è stato spesso scritto, egli dovette rinunciare alla costruzione della macchina analitica. La macchina analitica si basava su due principi di funzionamento sorprendentemente moderni: una parte chiamata store o memoria; una parte chiamata mill o unità di calcolo. Chi riuscì a costruire una macchina differenziale funzionante, come riconobbe lo stesso Babbage, fu lo svedese Georg Scheutz, il primo a realizzare una macchina da calcolo con meccanismo stampante e, soprattutto, il primo europeo a esportare tecnologie di calcolo negli Stati Unit i, aprendo in questa nazione l era del calcolo automatico. La macchina di Scheutz fu acquistata dall osservatorio astronomico di Albany, nello stato di New York, per calcolare le posizioni di alcuni astri. Nel 1847, l inglese George Boole con la sua opera Mathematical analysis of logic gettò le basi del sistema logico binario. Nel 1880 fu svolto negli Stati Uniti il censimento della popolazione e le registrazioni trattate manualmente consentirono di usufruire dei risultati soltanto sette anni dopo. Quando nel 1890 si dovette ripetere il censimento, in molti ebbero il timore che i risultati non si potessero conseguire prima della fine della decade, poiché nel decennio trascorso la popolazione era notevolmente aumentata. Per superare il problema, un ingegnere che collaborava con l Ufficio Censimento degli Stati Uniti, Herman Hollerith, riprese il concetto della scheda perforata, adattandolo alle esigenze del censimento e suggerendo di registrare sulla scheda tutti i dati, in modo da poterli sottoporre a una parziale elaborazione meccanica. L idea era, quindi, quella di perforare i dati su schede e di rilevare la presenza di una perforazione mediante aghi percorsi da corrente elettrica. Le macchine di questo tipo, chiamate tabulatrici, vennero utilizzate nei vari uffici governativi per l elaborazione dei dati del censimento. Si passò, così, da sette anni a sei settimane per ricevere il risultato del censimento. Da quel momento, l applicazione di queste unità meccanografiche si estese in modo repentino e iniziò il loro impiego anche nel settore commerciale. Per la produzione di tali apparecchiature, nel 1896 Hollerith fondò una società per sfruttare il brevetto, la Tabulating Machine Company che, sotto la guida di Thomas Watzon sr, diventerà, nel 1924 la International Business Machine Corporation (IBM). 4 P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer

5 Dall Ottocento al Novecento LEZIONE 2 Per ulteriore conferma delle intuizioni di Babbage, si dovette attendere il 1936, quando un giovane matematico di Cambridge, Alan Turing, pubblicò un articolo sulla rivista On Computable Numbers. Il nome di Turing è rimasto pressoché sconosciuto ai più, ma il suo apporto contribuì notevolmente allo sviluppo dell informatica. Turing fu alla guida di un gruppo di ricercatori e sviluppò l invenzione più segreta della seconda guerra mondiale, Colossus, il primo computer elettromeccanico, costruito da T. H. Flowers. Questo apparecchio fu utilizzato per decifrare il codice segreto tedesco Enigma durante il conflitto. Nel 1939 Konrad Zuse costruì lo Z1, primo di una innovativa serie di calcolatori elettromeccanici basati sul sistema binario e programmabili, funzionanti prima a memorie meccaniche e poi a relè. La macchina presentava una struttura già del tutto analoga a quella dei computer moderni, poiché anche essa faceva la distinzione tra unità di memoria e unità di calcolo, e funzionava alla velocità di clock di un solo Hertz, generata da un motore elettrico. Gli studi di Zuse e quelli di John Vincent Atanasoff, inventore della memoria rigenerativa, furono la base principale per le successive innovazioni apportate all architettura dei computer di cui, come vedremo a breve, il principale artefice fu John von Neumann. Il convegno internazionale di Informatica del 1998 riconobbe a Konrad Zuse con il suo Z1 il ruolo di inventore del primo computer programmabile funzionante della storia. Dopo la guerra, Turing si recò negli Stati Uniti, dove partecipò al primo progetto americano di computer, l ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) il primo calcolatore elettronico messo in funzione nel 1946 per usi concreti nella storia (aveva, comunque, una base di calcolo decimale e non binaria). L apparecchio, progettato dall Università di Pennsylvania, impiegava valvole (ne saltava una ogni due minuti, a causa dell eccessivo calore generato dalla macchina) e occupava uno spazio di 180 metri quadrati. L ENIAC pose fine all era dei calcolatori meccanici, perché fu il primo calcolatore elettronico della storia. Il primo computer Turing-completo basato sul sistema numerico binario e totalmente programmabile fu lo Z3, costruito in Germania da componenti riciclati di telefonia da Konrad Zuse, che lo realizzò praticamente da solo, nel Lo Z3 venne poi distrutto in un bombardamento dagli alleati, e per molti anni ne è stata ignorata perfino l esistenza; di conseguenza il primato di primo computer della storia è stato ingiustamente riconosciuto alla macchina statunitense ENIAC. P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer 5

6 il libro si estende sul web LEZIONE Dagli anni Cinquanta agli anni Settanta Nel 1948 furono utilizzati i transistor al silicio, che, rispetto alle valvole, permisero di ottenere velocità di calcolo impressionanti, maggiore accuratezza e bassa generazione di calore. Al pari delle valvole, i transistor vennero impiegati come interruttori elettronici. A metà degli anni Sessanta, gli scienziati riuscirono a produrre circuiti miniaturizzati e, grazie alle ingenti somme di denaro investite nella ricerca spaziale, vennero prodotti i primi circuiti integrati su singoli chip di silicio. Questi componenti hanno consentito di compiere un ulteriore balzo in avanti nella costruzione dei computer. È proprio grazie a questa scoperta che inizia la corsa alla miniaturizzazione dei componenti elettronici, coronata dall integrazione in un solo chip di più circuiti. Nacque, così, il microprocessore: il primo fu l INTEL 4004, costruito negli Stati Uniti da un team di cui faceva parte l italiano Federico Faggin. Sebbene il microchip sia poco simile alla gigantesca macchina analitica di Babbage e Lovelace o al Colossus di Turing, l architettura dei moderni computer si basa ancora sui principi impostati da Babbage e la teoria enunciata da Turing rimane ancora oggi importante. 6 P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer Tra gli uomini che hanno fatto la storia dell elaborazione automatica occorre ricordare anche l architetto dei moderni computer, John von Neumann, il quale prese parte al progetto ENIAC come consulente per la parte logica del sistema. Il suo lavoro ha influenzato enormemente i successivi sviluppi dell informatica. Egli suggerì, tra l altro, di dotare i futuri computer di programmi interni allo stesso apparecchio e di impiegare la numerazione binaria per rappresentare programmi e dati nella memoria del computer, recuperando le intuizioni del tedesco Zuse e di Atanosoff che, come abbiamo visto, per primi avevano costruito calcolatori funzionanti a relè e, quindi, basati sul sistema binario. Con l introduzione di tali concetti, gli elaboratori elettronici superarono, pertanto, la prima struttura elementare e assunsero le caratteristiche conservate e sviluppate fino ai nostri giorni. Mettendo in pratica le sue idee, von Neumann, che lavorò in costante collaborazione con un gruppo di esperti militari e di professori universitari di Princeton, costruì intorno al 1952 un calcolatore denominato IAS o Princeton o Macchina di von Neumann. La flessibilità operativa di questa macchina fece sì che congegni nati allo scopo di alleviare i problemi di calcolo per tecnici e scienziati potessero essere impiegati in futuro nella soluzione di problemi di natura completamente diversa, di tipo amministrativo, gestionale e produttivo. La diffusione nell uso degli elaboratori elettronici ha contribuito quindi alla nascita di una nuova area scientifica e tecnologica, che va ormai comunemente sotto il nome di informatica.

7 Dagli anni Cinquanta agli anni Settanta LEZIONE 3 Nel 1970 nei laboratori Xerox di Palo Alto viene concretizzato un progetto molto in avanti sui tempi, che vide la prima luce due anni dopo, nel 1972: lo Xerox Alto. Prodotto dal Palo Alto Research Center (PARC), questo è il primo computer nella storia a essere dotato di un display bitmap a finestre con capacità di sovrapposizione, connesso alla prima stampante laser, collegato alla prima rete Ethernet in local area network (LAN), e dotato del primo linguaggio orientato agli oggetti: Smalltalk. Lo Xerox Alto rimarrà un concept computer, ma darà il vita al progetto Xerox Star (1981), il primo computer in assoluto sul mercato dotato di interfaccia GUI (Graphical User Interface) a icone, con mouse, i cui concetti e le cui soluzioni ispireranno tutto il mondo dell informatica di là da venire. Nell aprile 1975 nei laboratori di Ricerca & Sviluppo della Olivetti di Ivrea, giovani ingegneri e diplomati non stavano a guardare e alla fiera di Hannover venne presentato il P6060, primo personal al mondo con floppy disk incorporato. Era in concorrenza con un prodotto IBM simile ma dotato di floppy disk esterno. Nel successivo prodotto, l M20 (1982) l azienda adottò per la prima volta il microprocessore. Infine, sono da menzionare Steve Wozniac e Steve Jobs, che fin da giovanissimi progettavano computer. Pochi altri hanno contribuito alla miniaturizzazione e alla diffusione su larga scala del computer. Tra le loro invenzioni ricordiamo l Apple II (che oggi è un computer da collezionisti), realizzato con l aiuto finanziario di Mike Markkula nel 1977: esso fu il primo personal computer della storia a impiegare unità a dischetti e rimane ancora oggi uno dei più grandi successi commerciali della storia dell informatica. Wozniac ha lavorato fino a pochi anni fa a nuovi progetti per Apple Corporation, di cui Jobs è il presidente (almeno sino al momento di redazione di questo volume). La novità introdotta dall Apple II non riguardava solo l hardware ma anche un componente del suo software: il BASIC, un linguaggio che garantiva una programmazione molto più agevole rispetto ai codici esadecimali e ottali dei primi computer. Dal punto di vista hardware, l Apple II disponeva di una memoria di massa costituita da un floppy disk da 5,25 pollici. Nello stesso periodo altri costruttori diedero l avvio a una grande corsa al ribasso dei prezzi. Realizzarono macchine potenti quanto i primi personal computer, ma decisamente più economiche. Fu l era di Sinclair, con lo ZX-80 e lo Spectrum, e della Commodore, con il C64, i primi home computer della storia. P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer 7

8 il libro si estende sul web LEZIONE Dagli anni Ottanta a oggi Agli inizi degli anni Ottanta, al già gremito mercato di case costruttrici di personal computer si aggiunse IBM, che introdusse sul mercato il PC IBM o IBM 5150, una macchina basata su un potente microprocessore, l Intel 8088, e mise gli schemi tecnici a disposizione di tutti i produttori di accessori per computer che, in tal modo, realizzarono ogni genere di schede aggiuntive. Nacque così la seconda generazione dei personal: i businnes o professional computer, che avevano un prezzo quasi analogo ai loro predecessori, ma erano molto più potenti. Il PC IBM divenne lo standard e con esso anche il suo sistema operativo, il CP/M, che, per le esagerate condizioni di licenza d uso imposte da Digital Research venne sostituito con l MS-DOS, Disk Operating System progettato dalla Seattle Computer Company e acquistato per poche centinaia di dollari da Bill Gates che nel 1977, insieme con Paul Allen e Steve Ballmer fondò Microsoft, una delle più potenti software house del mondo. Il 27 giugno 2008, dopo 33 anni, Bill Gates dà ufficialmente le dimissioni da presidente lasciando il suo posto a Steve Ballmer, suo cosiddetto braccio destro da ormai più di due da anni. Ora Gates si dedica a tempo pieno alla sua Foundation, insieme alla moglie Melinda Gates, e alla ricerca di nuovi software e hardware, per una maggior semplicità di utilizzo da parte degli utenti. Il successo di IBM non passò inosservato, le industrie informatiche delle tigri orientali (Taiwan, Singapore e così via) si misero subito al lavoro per clonare il PC IBM. La clonazione, cioè la duplicazione, fu possibile poiché IBM forniva assieme al PC anche gli schemi elettrici, e il listato del sistema operativo era facilmente ottenibile. Il passo per la produzione industriale dei cloni fu brevissimo. In pochi anni il mondo fu invaso da enormi quantità di PC clonati, dalle prestazioni sempre più brucianti e dai costi sempre più bassi. Nel 1984 Apple produce il secondo passaggio evolutivo che porta agli attuali personal computer. Dopo l insuccesso dell Apple Lisa, che, nel 1983 fu il primo computer (commerciale e su larga scala) dotato di serie di interfaccia grafica e di mouse, troppo costoso e con un design poco appariscente, l azienda di Cupertino (California) decide di ritentare l impresa col Macintosh, decisamente più elegante nel design e nell approccio all interfaccia grafica. Nasceva così il concetto di WIMP (Windows Icons Mouse and Pointer). Il primo modello di Mac fu messo in vendita al prezzo di dollari e ottenne un successo di mercato senza precedenti, grazie al suo approccio amichevole (user-friendly) e alla facilità d uso del suo sistema operativo, il Mac OS. La sua interfaccia grafica (GUI) usava per la prima volta metafore facili da comprendere, quali il cestino, la scrivania, le finestre, gli appunti e così via, aprendo finalmente l uso del computer anche a persone con limitate conoscenze informatiche. 8 P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer

9 Dagli anni Ottanta a oggi LEZIONE 4 In seguito al successo mondiale del Macintosh, molte di queste caratteristiche innovative furono mutuate da Microsoft nella creazione del proprio sistema operativo Windows, scatenando una battaglia anche legale durata oltre un decennio. Nel 1987 nasce Amiga2000. Amiga è una piattaforma informatica originariamente ideata da una piccola compagnia americana, Hi-Toro. Questo gruppo d informatici e ingegneri inizialmente voleva creare una macchina da gioco dalle grandi capacità grafiche e sonore. In seguito, a mano a mano che il progetto avanzava, Hi-Toro incorporò alla proto-console caratteristiche proprie di un personal computer multimediale coordinate da un elegante sistema operativo, AmigaOS, che già allora offriva un reale preemptive multitasking. Era il 23 luglio 1985 quando venne mostrato al mondo l Amiga 1000 da Andy Warhol. Nacque così la piattaforma che fu soprannominata Advanced Multitasking Integrated Graphics Architecture, in breve AMIGA. Hi-Toro fu poi acquisita, insieme al progetto Amiga, da una famosa casa produttrice di personal computer, Commodore, la quale commercializzò il prodotto dall ottobre del Date le eccezionali caratteristiche di Amiga per l epoca, la piattaforma raccolse un notevole seguito tra gli esperti e gli appassionati di informatica che si distinsero per un notevole spirito di comunità. Tuttavia una serie di errori strategici e lo scarso interesse degli amministratori di Commodore verso Amiga portarono alla bancarotta dell azienda che andò in liquidazione volontaria nell aprile del 1994, con conseguente vendita della tecnologia Amiga ad una serie di aziende specializzate in personal computer che non seppero rivalutarla adeguatamente: di fatto la piattaforma finì per essere sostenuta prevalentemente da una schiera di affezionati utenti e programmatori. Dopo oltre 25 anni di primato nell industria dell hardware, nel dicembre 2004 IBM, pur essendo tra i leader del mercato, decide di abbandonare la fabbricazione dei personal computer di ogni tipo, dai desktop ai notebook, cedendo marchio e quote di mercato alla cinese Lenovo, azienda che detiene il primo posto per vendite in Asia, escludendo il Giappone. L accordo prevede la fornitura dei servizi da parte di IBM a Lenovo, che diviene così il terzo produttore mondiale. Attualmente si assiste a una specializzazione nella produzione dell hardware per cui le grandi case produttrici tendono a sviluppare i singoli componenti (schede madri, CPU, schede grafiche e così via) piuttosto che prodotti completi. Delle grandi case che producevano sia hardware sia software sono attualmente attivi solo pochi marchi, tra cui, ad esempio, Sun Microsystems, che continua a detenere un primato per i grandi server. P. Gallo F. Salerno Task 1 Storia del computer 9