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progetto l’adozione di schede perforate per memorizzare il programma atto

a regolare la sequenza di operazioni. Di qui, la ‘macchina analitica’, in

grado di effettuare, l’una di seguito all’altra, diverse operazioni del tutto

automatiche, utilizzando i risultati di un calcolo come base di partenza per

quello successivo.

Sfortunatamente, lo strumento concepito da Babbage non poté

funzionare, e ciò per un motivo che oggi potrebbe sembrare banale, ma che

nella prima metà del XIX secolo si rivelò fatale: mancava un meccanismo

che azionasse il movimento, che non era continuo ma si attivava o si

arrestava secondo la posizione del foro sulla scheda. La manovella non era

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più sufficiente a muovere i complessi ingranaggi ed il motore elettrico non

era ancora stato inventato; l’unica alternativa dell’epoca restava la caldaia a

vapore, che mal si adattava allo scopo. Il progetto venne presto accantonato

e gli studi di Babbage furono momentaneamente abbandonati.

Malgrado l’insuccesso, va tuttavia riconosciuto a Babbage il merito di

avere progettato una macchina, il cui schema generale di funzionamento può

dirsi analogo a quello dei moderni calcolatori elettronici.

2. Il calcolo elettromeccanico ed il calcolo elettronico.

Nonostante la scoperta dell’elettricità, passarono più di cento anni

prima che le intuizioni di Babbage fossero messe in pratica. Nel 1944, il

primo calcolatore elettromeccanico, denominato Mark I, fu sviluppato da

Haward Aiken presso la Harvard University; si trattava di una macchina di

grandi dimensioni, lunga circa 15,5 metri e alta 2,5. Le istruzioni venivano

caricate per mezzo di una banda di carta perforata e i dati tramite schede

perforate; i risultati erano registrati su schede per mezzo di una macchina da

scrivere elettrica. Mark I poteva eseguire moltiplicazioni in circa tre

secondi. La struttura logica era basata sul funzionamento del relè, una sorta

di interruttore elettrico che apriva e chiudeva il circuito in cui passavano i

dati. Mark I, inoltre, era il primo elaboratore in grado di lavorare su

programmi registrati nella sua memoria.

Nel 1947, fu realizzato Mark II, una nuova macchina a relè, in grado di

effettuare una moltiplicazione in meno di un quarto di secondo. Mark II era

pertanto dodici volte più veloce del suo predecessore, e tuttavia il

funzionamento a relè non consentiva il pieno superamento di alcuni limiti

già presenti in Mark I: i tempi di calcolo restavano comunque relativamente

lenti, le apparecchiature avevano dimensioni enormi ed erano soggette ad

una forte usura, il che rendeva molto frequenti i guasti. Nel complesso si

trattava di macchine rumorose che producevano molto calore ed

imponevano un potente sistema di raffreddamento, anch’esso rumoroso e

dispendioso in termini di consumi energetici.

Un salto di qualità si ebbe soltanto con l’introduzione di meccanismi

basati sull’uso della valvola. Con la valvola, costituita da un involucro di

vetro sottovuoto, si riuscì a realizzare il circuito prodotto dal relè,

eliminando le parti meccaniche in movimento. La velocità operativa crebbe

di circa mille volte: l’unità di tempo che misura una singola operazione

cessò così di essere il secondo e divenne il millisecondo.

Nel 1946, l’ingegnere J. Presper Eckert ed il fisico John Mauchly

dell’Università della Pennsylvania, con il sostegno dell’esercito americano,

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portarono a compimento l’ENIAC, acronimo di Electronic Numerical

Integrator And Computer: fu il primo vero elaboratore della storia. Questa

macchina era composta da più di 17.000 valvole ed occupava oltre 100 mq

di superficie per un peso complessivo che sfiorava le 30 tonnellate. Era 500

volte più veloce del Mark I.

Un ulteriore passo in avanti si deve al matematico americano di origine

ungherese John Von Neumann, ricercatore presso l’Institute for Advanced

Study di Princeton (New Jersey), grazie al quale le prestazioni dell’ENIAC

migliorarono sensibilmente. Il suo apporto fu determinante per una serie di

ragioni; in particolare Von Neumann pubblicò una relazione nella quale

introdusse due sostanziali novità. La prima fu quella di muovere o copiare i

dati in parallelo invece che in serie: in una macchina seriale i dati si

muovono uno alla volta e finché il primo dato non è giunto a destinazione, il

secondo non può partire; in un sistema parallelo, invece, i dati si spostano a

gruppi. La seconda intuizione, ancora più importante, fu quella di prevedere

la conservazione del programma nella memoria interna dell’elaboratore.

Quando Von Neumann approdò al progetto ENIAC, trovò che erano

presenti ancora gravi carenze di programmazione. I dati erano memorizzati

nella macchina, mentre le istruzioni venivano elencate su un supporto

esterno ed entravano nel calcolatore soltanto con una serie di operazioni

manuali; di conseguenza per impostare un problema diverse persone

dovevano lavorare per giorni. Von Neumann introdusse all’interno dei

circuiti stessi, distinti da un numero, le operazioni fondamentali. Il

programma non faceva altro che ‘citare’ una sequenza di numeri, i quali

richiamavano le relative operazioni, con un notevole risparmio di tempo:

l’ENIAC così modificato poteva compiere una moltiplicazione in 2,8

millesimi di secondo.

Eckert e Mauchly lasciarono l’Università per dedicarsi all’industria

privata e, nel 1951, realizzarono il primo computer commerciale chiamato

UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer). Era il primo calcolatore

elettronico digitale prodotto su scala industriale. Ideato per essere impiegato

presso l’Ufficio dello Stato Civile americano soprattutto per le operazioni di

censimento, l’apparecchio venne commercializzato su larga scala dando così

origine alla prima generazione dei calcolatori moderni. Si trattava, tuttavia,

di macchine che risentivano di un limite tecnologico di base: le valvole,

infatti, garantivano una scarsa memoria ed erano di breve durata perché

soggette a guasti frequenti.

Tale limite poté essere superato soltanto in seguito all’invenzione dei

transistor (1954) ed all’adozione degli stessi, in sostituzione delle valvole,

nei calcolatori della seconda generazione (1956). Per tale via, si

accorciarono notevolmente i tempi di elaborazione e si allungarono quelli di

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durata delle macchine: i calcolatori della seconda generazione erano in

grado di operare nell’ambito dei microsecondi, cioè dei milionesimi di

secondo.

Per ridurre ulteriormente le dimensioni e i tempi operativi degli

elaboratori, venne ridotta la distanza fisica fra le singole parti che li

componevano dando modo agli impulsi elettrici di raggiungere più

velocemente i punti prefissati. Nel 1958, l’ingegnere Jack Kilby della Texas

Instruments mise a punto un progetto per assemblare transistor, resistenze e

condensatori in un unico ‘chip’ (un microcircuito integrato su una piastrina).

In tal modo, si raggiunsero velocità maggiori e si ebbero minori guasti

grazie all’assenza di saldature tra le varie parti. Nacquero così i calcolatori

di terza generazione.

Nel 1971, l’azienda Intel mise a punto un congegno destinato a

cambiare il mondo degli elaboratori. Si trattava del microprocessore, che

riusciva a sprigionare la stessa potenza di calcolo dell’ENIAC in uno spazio


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AUTORE

luca d.

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+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Giurisprudenza
SSD:
A.A.: 2008-2009

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher luca d. di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Abilità informatiche e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Kore Enna - Unikore o del prof Scienze matematiche Prof.

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