Verso il computer programmabile

Nel 1702, Leibniz sviluppò il sistema numerico binario in cui l’uno e lo zero possono anche rappresentare i valori vero e falso o gli stati acceso e spento. Oltre un secolo dopo,nel 1854, George Boole pubblicò l’algebra che prende il suo nome, creando un sistema nel quale è possibile trattare ogni relazione logica attraverso l’utilizzo di formule algebriche. Il sistema binario sarà la base delle future applicazioni in campo informatico.

Il telaio di Jacquard del 1801 dimostrava che le macchine potevano essere guidate da sistemi binari: infatti, un buco nella scheda perforate indicava l’uno binario, mentre un punto non perforato indicava lo zero binario.

La macchina di Turing

Il logico e matematico britannico Alan Turing introdusse nel 1936 un sistema astratto capace, se opportunamente programmato, di eseguire ogni tipo di operazione in un numero finito di passi elementari. La “macchina di Turing” manipolava i dati contenuti su un nastro di lunghezza potenzialmente infinita sul quale era in grado di leggere e di scrivere dei simboli.

La macchina di Turing ha il grande merito di aver definito l’architettura dei futuri computer programmabili, l’insieme cioè delle principali unità funzionali che formano un calcolatore ed il modo in cui queste interagiscono. Nel 1946 l’ENIAC diveniva la prima realizzazione della macchina universale di Alan Turing: in altre parole, il primo computer elettronico programmabile della storia.

Z1 di Konrad Zuse e Atanasoff-Berry Computer

Nel 1936, 10 anni prima di ENIAC, l’ ingegnere aeronautico tedescoKonrad Zuse (1910 –1995) progettò Z1, generalmente considerato il primo computer moderno.

Si trattava di una macchina non solo capace di eseguire calcoli velocemente, ma anche dotata di una certa versatilità d’uso, essendo programmabile; aveva una struttura già molto simile a quella dei moderni computer: era infatti dotato di memoria e di un’autonoma unità di calcolo basata sul sistema binario.

Completato nel 1938, lo Z1 utilizzava la tecnologia elettromeccanica disponibile a quell’epoca.

L’Atanasoff-Berry Computer (chiamato anche ABC), completato nel 1939, è stato il primo computer totalmente elettronico, grazie all’impiego di valvole termoioniche e thyratron.

L’architettura di von Neumann e l’EDVAC

Il matematico, fisico e informatico ungherese (1903-1957) Von Neumann, partendo dalle intuizioni di Alan Turing, ideò nel 1945 per il computer EDVAC l’architettura hardware su cui è basata la maggior parte dei moderni computer programmabili.

L’EDVAC, diventato operativo nel 1949, fu la prima macchina digitale programmabile tramite software. Era totalmente elettronico e impiegava più di 6000 valvole termoioniche, 12000 diodi, occupava 45 m²e pesava 7850 chilogrammi. Per farlo funzionare occorrevano 30 persone per ogni turno di 8 ore.

Verso l’era digitale

Negli anni ’60 le missioni Apollo sono state forse il più grande incubatore di innovazioni che la storia ricordi. In quegli anni sono stati infatti sviluppati più di 6.300 nuovi prodotti, con tecnologie e soluzioni tecniche mai viste prima. E questo perché il programma Apollo ha coinvolto 60mila scienziati e ingegneri, 400 mila persone e 20 mila aziende. Mai nella storia dell’umanità c’è stato un impulso cosi grande all’innovazione che è andato ad aggiungersi alle ricadute in campo tecnologico della corsa allo spazio (programmi Mercury e Gemini) e allo sfruttamento commerciale della ricerca bellica della seconda guerra mondiale, progetto Manhattan compreso. Fu una vera rivoluzione nel campo dell’elettronica e dei microcomputer: in pochi anni si è passati dalle valvole ai transistor e da questi ai circuiti integrati.

Intanto nel 1964, in Italia, l’Olivetti commercializzava la «Perottina» (dal nome dell’ingegnere Pier Giorgio Perotto a capo del team di progettazione), considerato il primo personal computer commerciale.

Le caratteristiche della bella macchina, potenzialmente rivoluzionarie, non vennero però percepite dai vertici aziendali Olivetti, orientati ancora alla promozione della propria tecnologia meccanica.

Federico Faggin e il primo microprocessore

Ma il contributo più significativo allo sviluppo dei sistemi di calcolo viene da un italiano: Federico Faggin (1941), un fisico, inventore e imprenditore italiano che dal 1968 risiede negli Stati Uniti.

Faggin sviluppò il primo microprocessore, l’Intel 4004, e i successivi 8008, 4040 e 8080 con le relative architetture. Faggin sviluppò anche altre tecnologie che diverranno essenziali per lo sviluppo dell’informatica. L’Intel 4004 fu il primo microprocessore al mondo che integrava in un singolo chip una potenza di calcolo superiore a quella dello storico ENIAC.

Nel corso del 1975 l’Intel 8080 venne utilizzato per il microcomputer l’MD800, realizzato a Torino da due giovani ingegneri. L’MD800 implementava tutte le funzioni tipiche dei futuri personal computer.

La nascita di Microsoft (1975)

Nella primavera del 1975 Paul Allen, un giovane programmatore, e Bill Gates(1955),studente ad Harvard, crearono il linguaggio di programmazione Basic per il computer Altair 8080. Terminato il prodotto fondarono nel 1975 una piccola società, la Microsoft, per commercializzare il Basic.

Gates e Allen intuirono che il mercato dei personal computer stava per esplodere e sarebbe servito software per le nuove macchine. Già nel 1975 Bill Gates affermava: «nel futuro vedo un computer su ogni scrivania e uno in ogni casa».

Nel 1981 Gates commercializzò MS-DOS (Microsoft Disk Operating System), un sistema operativo destinato a diventare uno standard nell’ambito dei personal computer grazie anche alla potenza economica di IBM che lo adottò e al senso degli affari di Gates.

MS-DOS fu il primo di una lunga serie di sistemi operativi della Microsoft, che negli anni ottanta rappresentava oltre il 90% del mercato mondiale dei sistemi operativi e, fino all’avvento di Windows95 nel 1995, è stato il sistema operativo per computer più diffuso al mondo.

Windows nacque nel 1985 come ambiente operativo per MS-DOS, e divenne sistema operativo a tutti gli effetti solo nel 1995 con Windows 95.

La nascita di Apple (1976)

Era appena nata la Microsoft quando, nel 1976, Steve Wozniak, e Steve Jobs, amici di vecchia data, progettavano e assemblavano nel garage di casa il primo computer. Nasceva così la Apple e il computer si chiamava AppleI. Entrambi venivano da Cupertino, in quella che dal 1971 è stata ribattezzata Silicon Valley.

Steve Jobs (1955 –2011) è stato un vero visionario: utilizzando le tecnologie esistenti ha immaginato e commercializzato quei prodotti che hanno cambiato la nostra vita e il nostro modo di comunicare, prodotti come Macintosh, iMac, iPod, iPad, ma soprattutto quello che è divenuto un’icona tecnologica: l’iPhone. È stato tra i primi a intuire la potenzialità del mouse e dell’interfaccia grafica basata sull’impiego di icone e di finestre, presenti già sugli Xerox Star.

Apple I era una macchina innovativa per l’epoca: poteva essere collegato a un televisore, caricava il sistema operativo in modo autonomo rendendo molto semplice l’avvio, e salvava i dati elaborati su nastro magnetico.

Ma era solo l’inizio. Nel 1977 Jobs presenta Apple II, un computer che, secondo Jobs, una volta tirato fuori dalla scatola, avrebbe dovuto essere pronto e funzionante subito, senza software da programmare o parti da montare. Era la mossa vincente: per questo molti ritengono che Apple II segni la nascita dell’era del computer.

Nel 1984 Jobs commercializza Macintosh, il primo computer con interfaccia grafica e mouse di serie. Macintosh utilizzava per la prima volta metafore facili da comprendere, quali il cestino, la scrivania, le finestre, gli appunti, aprendo l’uso del computer anche a persone non dedite all’informatica. Per questo motivo il Macintosh è considerato una pietra miliare nello sviluppo dell’industria del computer.

Ma non basta. Steve Jobs nel 1990presenta il PowerBook 100, un computer portatile con lo schermo collegato tramite una cerniera alla tastiera. E poi nel 1998 commercializza iMac, il computer che metteva per la prima volta l’estetica al primo posto. L’iMac, grazie alla sua semplicità d’uso, è entrato nel Guinness dei Primati per il manuale d’istruzioni più corto.

Dai supercomputer al computer quantistico

Cresce nel frattempo la potenza di calcolo dei microprocessori, ma crescono anche le esigenze di macchine sempre più potenti. Così negli anni ’50 si comincia a parlare di “supercomputer”, di sistemi di elaborazione dedicati ad eseguire calcoli matematici particolarmente complessi o a gestire flussi di dati assai rilevanti.

A partire dagli anni ’90 per aumentare la potenza di calcolo i supercomputer utilizzano un numero di processori sempre più elevato: si giunge a migliaia o centinaia di migliaia di unità di calcolo connesse da reti locali ad alta velocità e coordinate da estensioni apposite del sistema operativo.

I supercomputer vengono utilizzati per realizzare processi di calcolo intensivi come le previsioni meteorologiche, simulazioni fisiche (di fluidodinamica, di detonazioni nucleari, di astrofisica, di fisica nucleare, ecc.) ed altro ancora.

L’8 gennaio 2019 IBM annuncia il primo computer quantistico per uso commerciale “IBM System Q One” e la piattaforma “IBM Q Network” per uso scientifico e commerciale.

Un computer quantistico é una macchina che per eseguire le classiche operazioni sui dati di ingresso, utilizza i fenomeni tipici della meccanica quantistica, sfruttando il comportamento delle particelle elementari. Si tratta di macchine con una potenza di calcolo enormemente superiore ai computer convenzionali, ma la strada per realizzare computer quantistici è appena agli inizi.