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Il computer e la rete informatica |
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In questa pagina
I "calcolatori" o macchine per "calcolare"
I primi "calcolatori" o in inglese computer
L'evoluzione dei "calcolatori" è legata ai progressi tecnologici
Il sistema di numerazione binario
Le prime codificazioni meccaniche di un linguaggio
Le rivoluzionarie applicazioni
Approfondimento Le macchine calcolatrici meccaniche Le macchine calcolatrici elettromeccaniche La prima generazione di calcolatori elettronici La seconda generazione di calcolatori elettronici La terza generazione di calcolatori elettronici La quarta generazione di calcolatori elettronici Le nuove frontiere del calcolo automatizzato
Creare, leggere, e salvare un documento digitale è tutta una questione di 0 e 1
Approfondimento
La rete "informatica"
Pagine correlate
Il telefono e la rete telefonica Intelligenza ed apprendimento Informazione e comunicazione A misura d'uomo – Le rivoluzioni ergonomiche
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I "calcolatori" o macchine per "calcolare" |
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I primi "calcolatori" o in inglese computer |
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Il "calcolo" matematico-astronomico facilitato dall'aiuto di macchine è un'idea che l'uomo ha perseguito fin dall'antichità.
La parola deriva dal latino calculum, cioè sassolino, una vera pietruzza o pallina di ceramica o piccolo oggetto che viene spostato su una macchina o congegno meccanico, appunto per questo denominato "calcolatore" (facilmente associabile al cosiddetto "calcolo" renale).
Una davvero suggestiva immagine del monumentale "computer" di Stonehenge durante un'eclissi solare.
Tra le più antiche testimonianze di "macchine da calcolo" lo stesso complesso megalitico di Stonehenge, presso Amesbury, in Inghilterra, che, data la precisione della preparazione del terreno, del posizionamento delle pietre e dell'orientamento dell'intera costruzione, a ragione si suppone sia stato un vero strumento astronomico oltre che luogo di culto, una specie di enorme "calcolatore di pietra" eretto in più fasi per quasi un millennio, tra il 3100 e il 2200 aC, ma anche strumenti di calcolo molto più piccoli, come quelli usati dai babilonesi e risalenti al IV-III sec aC, le cosiddette "Tavolette di Salamina".
Famoso è il "meccanismo di Antikythera" o Anticitera, dall'isola greca nel Mar Egeo al cui largo viene ritrovato a quasi 50 metri di profondità nel 1900, il più antico calcolatore meccanico e planetario finora conosciuto, databile al 100-150 aC.
Un vero capolavoro meccanico dell'epoca, capace di calcolare traiettoria del sole, il suo sorgere e gli equinozi, fasi lunari, mesi e giorni della settimana, moto delle principali stelle e posizione di tutti e cinque i pianeti noti fino a quel momento...
Tutto attraverso il movimento sinergico di una ventina di ruote dentate posizionate eccentricamente su un pannello girevole...
Sopra e sotto, la macchina bronzea di Anticitera: sopra con il disegno sovrapposto del principio del meccanismo, sotto, a sinistra nel suo stato attuale, come conservata presso il Museo Archeologico Nazionale di Atene, e a destra in una splendida ed accurata, interamente funzionante ricostruzione.
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Ancora gli antichi esempi di "abaco", quello cinese, egizio e romano solo per citarne alcuni: in pratica una specie di "pallottoliere", come quello con cui quasi tutti noi abbiamo giocato da bambini, solamente molto più avanzato.
Sotto, a sinistra, un antico abaco romano e, a destra, un moderno abaco cinese.
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Un altro calcolatore astronomico, il cosiddetto astrolabio, dal greco astron e lambano, alla lettera "prendo gli astri", il quale già da due secoli prima di Cristo permette di localizzare o prevedere la posizione dei corpi celesti e calcolare sia l'ora locale che longitudine partendo o dall'una o dall'altra: rimarrà il principale strumento di navigazione fino all'invenzione del sestante a metà del XVIII secolo.
A fianco, un raffinatissimo quanto preciso astrolabio persiano in oro cesellato del 1700: uno strumento sì, ma anche una vera opera d'arte. |
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L'evoluzione dei "calcolatori" è legata ai progressi tecnologici |
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Lo sviluppo di questi calcolatori o "elaboratori" applica tutto il continuo susseguirsi delle nuove tecnologie:
- le macchine calcolatrici meccaniche vanno dall'antichità fino al XVII-XVIII sec;
- le macchine elettromeccaniche negli anni '30;
- la 1ª generazione di calcolatori 1930-1940, con tubi elettronici e capaci di 10.000 operazioni al secondo;
- la 2ª generazione 1955-1965, con l'utilizzo del transistor ed il raggiungimento di 100.000 operazioni al secondo;
- la 3ª generazione 1965-1980, con i primi cosiddetti circuiti integrati che li rendono estremamente veloci, fino a milioni di operazioni al secondo;
- infine la 4ª ed attuale generazione dal 1980 in poi, con tecnologie LSI e VLSI (Large e Very Large Scale Integration), ormai a miliardi di operazioni al secondo! |
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L'informazione "digitale" |
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Il sistema di numerazione binario |
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Il giurista, filosofo e matematico
tedesco del '600 Wilhelm Leibniz,
poi direttore dell'Accademia Prussiana delle Scienze, contribuisce alla
storia del calcolo con la fondamentale scoperta del sistema di
numerazione cosiddetto "binario",
su cui si basano tutti i moderni calcolatori
o computer:
Basandosi sul sistema numerico binario, Leibniz sviluppa anche il disegno concettuale di una macchina moltiplicatrice: il suo funzionamento consiste semplicemente nell'addizione del moltiplicando tante volte quante sono le cifre del moltiplicatore, con scatti di un carrello verso sinistra ad ogni sua cifra.
Il sistema numerico binario è tra le più grandi invenzioni del matematico tedesco, purtroppo non considerata fino al 1847, riscoperta allora dal matematico inglese George Boole, poi alla base sia delle scuole di logica matematica del XX secolo che della creazione del calcolatore elettronico.
Per quanto riguarda la sua macchina per moltiplicare verrà realizzata solo nel 1920 (!).
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Decimale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15 |
Binario
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111 |
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Esadecimale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F |
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Il sistema numerico binario è un sistema cosiddetto "posizionale", come del resto quello decimale tradizionale che noi tutti normalmente usiamo, soltanto in base 2 invece che base 10: in pratica, invece di usare dieci simboli, ne utilizza solo due - normalmente "0" e "1" - con di conseguenza ogni cifra da destra considerata come moltiplicata per la potenza di 2 pari al numero di posizioni, invece che per la potenza di 10.
Un esempio:
- nel sistema con valori posizionali a base 10, cioè il nostro sistema decimale, scriviamo il numero 561 intendendo 5 "centinaia" (10 potenza 2) + 6 "decine" (10 potenza 1) + 1 "unità";
- nel sistema con valori posizionali a base 2, cioè il sistema binario, scriviamo invece il numero 1101 intendendo 1 "ottetto" (2 potenza 3) + 1 "quartina" (2 potenza 2) + 0 "doppietti" (2 potenza 1) + 1 "unità", quindi 8+4+0+1=13.
A fianco, una tabella di facile confronto tra le rappresentazioni numeriche decimali, binarie e cosiddette "esadecimali": introdotto prima dalla Bendix Aviation e poi dalla IBM, il sistema numerico esadecimale è ugualmente posizionale ma in base 16, cioè utilizza 16 simboli, e viene usato in informatica perché ogni numero esadecimale è la facile e sintetica rappresentazione di quattro cifre binarie o digits, permettendo quindi di esprimere un byte (8 bit) con due sole cifre - ad esempio il colore nelle immagini digitali viene per praticità volentieri espresso in numeri esadecimali. |
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Le prime codificazioni meccaniche di un linguaggio |
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Nel 1702 l'italiano Giovanni Barbieri costruisce un organo a rullo o cartone, il cosiddetto "Organetto di Barberia", con una serie di canne, un mantice a soffietto ed un meccanismo azionato a manovella: suona meccanicamente alla rotazione di un cilindro o "barile", il quale, attraverso leve, pistoncini e valvole, fa soffiare l'aria nelle canne.
La prima importantissima idea di un sistema meccanico per codificare un linguaggio possiamo trovarla dove meno ci aspetteremmo: è infatti racchiusa nei semplicissimi dispositivi a rullo ideati nell''800, come le scatoline musicali, comunemente dette carillon, ma più correttamente boite-a-musique o appunto scatole musicali, e nelle schede perforate di un telaio, ma sono proprio queste originali innovazioni che ci porteranno fino alla macchina tabulatrice di Hollerith e alla moderna elaborazione dei dati.
A sinistra, sopra il classico carillon a tamburo e, sotto, quello a rullo di carta, a destra i rispettivi disegni dei meccanismi a tamburo metallico e a rullo perforato, entrambi ancora "moderni", attuali ed in commercio. |
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Il minuto congegno musicale viene inventato e costruito dall’orologiaio svizzero Antoine Favre nel 1769: un cilindretto metallico ruotante a carica meccanica munito di corti aghi di acciaio, i quali, sporgenti, vanno a mettere prima sotto tensione e subito dopo, rilasciandole, in vibrazione una serie di lamelle intonate secondo la scala musicale, con il risultato di semplici melodie suonate in un continuo fino ad esaurimento della carica, di solito dal suono dolce e rilassante.
Queste scatoline musicali hanno un enorme successo popolare dalla fine del 1700 e fino a tutto il 1800, soprattutto montate in oggetti di uso comune, come la tabatière à musique o tabacchiera musicale: più tardi le scatoline verranno dotate di cartoncini perforati con ognuno una melodia le cui note sono riportate sotto forma di piccoli fori, ciascuno a corrispondere la nota da suonare. |
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Una versione ancora più sofisticata di questa tecnica sono prima i pianini a cilindo, trainati sul carretto dei suonatori ambulanti, poi le cosiddette "pianole" o autopiani, estremamente popolari nei salotti della borghesia, dove il meccanismo del rullo viene in seguito sostituito da un cartoncino forato interrotto o senza fine, cioè a ciclo continuo, il quale trasmette la sequenza dei "pieni" e dei "vuoti" agli elementi meccanici propri dello strumento, i martelletti: pieno equivale a nulla di fatto - vuoto da inizio alla procedura necessaria all'emissione di una data nota.
Gli autopiani avranno una larghissima diffusione fino agli anni '30 del secolo scorso, sostituiti dal più pratico, economicamente più accessibile e meno voluminoso grammofono.
Sopra, un frammento del rullo con la Fuga in Sol Minore di Johann Sebastian Bach per l'"Aeolian" - Londra 1912. |
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