Ohhh questo è difficile. La maggior parte delle persone dirà nel 1946 con l'avvento dell'ENIAC, ma questo potrebbe essere visto come una base sbagliata la storia dell'informatica:
Pre-20° secolo
L'osso di Ishango
I dispositivi sono stati usati per aiutare il calcolo per migliaia di anni, per lo più usando la corrispondenza uno-a-uno con le dita. Il primo dispositivo di conteggio era probabilmente una forma di bastone da conteggio. Più tardi, nella Mezzaluna Fertile, i dispositivi di conteggio comprendevano calcoli (sfere di argilla, coni, ecc.) che rappresentavano il conteggio di oggetti, probabilmente bestiame o cereali, sigillati in contenitori di argilla vuoti e non cotti. L'uso delle bacchette per contare è un esempio.
Il Suanpan cinese (算盘) (il numero rappresentato su questo abaco è 6.302.715.408)
L'abaco fu inizialmente usato per compiti aritmetici. L'abaco romano è stato sviluppato da dispositivi usati in Babilonia già nel 2400 a.C. Da allora, sono state inventate molte altre forme di tavole di calcolo o tabelle. In una casa di conteggio medievale europea, un panno a scacchi sarebbe stato messo su un tavolo, e gli indicatori spostati su di esso secondo certe regole, come aiuto per calcolare somme di denaro.
L'antico meccanismo di Antikythera di concezione greca, datato tra il 150 e il 100 a.C., è il più antico computer analogico del mondo.
Secondo Derek J. de Solla Price, il meccanismo di Antikythera è ritenuto il primo "computer" meccanico analogico. Fu scoperto nel 1901 nel relitto di Antikythera al largo dell'isola greca di Antikythera, tra Citera e Creta, ed è stato datato al 100 a.C. circa. Dispositivi di un livello di complessità paragonabile a quello del meccanismo di Antikythera non sarebbero riapparsi fino a mille anni dopo.
Molti aiuti meccanici per il calcolo e la misurazione furono costruiti per uso astronomico e di navigazione. Il planisfero era una carta stellare inventata da Abū Rayhān al-Bīrūnī all'inizio dell'XI secolo.
L'astrolabio fu inventato nel mondo ellenistico nel I o II secolo a.C. ed è spesso attribuito a Ipparco. Una combinazione di planisfero e dioptra, l'astrolabio era effettivamente un computer analogico in grado di risolvere diversi tipi di problemi di astronomia sferica. Un astrolabio che incorporava un calcolatore meccanico e ruote dentate fu inventato da Abi Bakr di Isfahan, in Persia, nel 1235. Abū Rayhān al-Bīrūnī inventò il primo astrolabio meccanico con ingranaggio per il calendario lunisolare, una prima macchina per l'elaborazione della conoscenza con un treno di ingranaggi e ruote dentate, circa 1000 d.C.
Il settore, uno strumento di calcolo usato per risolvere problemi di proporzione, trigonometria, moltiplicazione e divisione, e per varie funzioni, come quadrati e radici al cubo, fu sviluppato nel tardo XVI secolo e trovò applicazione in artiglieria, agrimensura e navigazione.
Il planimetro era uno strumento manuale per calcolare l'area di una figura chiusa tracciandovi sopra con un collegamento meccanico.
Un regolo calcolatore
Il regolo calcolatore fu inventato intorno al 1620-1630, poco dopo la pubblicazione del concetto di logaritmo. È un computer analogico azionato a mano per fare moltiplicazioni e divisioni. Con il progredire dello sviluppo del regolo calcolatore, le scale aggiunte fornirono reciproci, quadrati e radici quadrate, cubi e radici cubiche, così come funzioni trascendentali come logaritmi ed esponenziali, trigonometria circolare e iperbolica e altre funzioni. Regoli calcolatori con scale speciali sono ancora usati per eseguire rapidamente i calcoli di routine, come il regolo calcolatore circolare E6B usato per i calcoli di tempo e distanza sugli aerei leggeri.
Negli anni 1770, Pierre Jaquet-Droz, un orologiaio svizzero, costruì una bambola meccanica (automata) che poteva scrivere tenendo una penna d'oca. Cambiando il numero e l'ordine delle sue ruote interne si potevano produrre diverse lettere e quindi diversi messaggi. In effetti, poteva essere "programmato" meccanicamente per leggere istruzioni. Insieme ad altre due macchine complesse, la bambola è al Musée d'Art et d'Histoire di Neuchâtel, Svizzera, ed è ancora in funzione.
La macchina per prevedere le maree inventata da Sir William Thomson nel 1872 era di grande utilità per la navigazione in acque poco profonde. Utilizzava un sistema di carrucole e fili per calcolare automaticamente i livelli di marea previsti per un determinato periodo in una determinata località.
L'analizzatore differenziale, un computer meccanico analogico progettato per risolvere le equazioni differenziali tramite integrazione, utilizzava meccanismi a ruota e disco per eseguire l'integrazione. Nel 1876, Lord Kelvin aveva già discusso la possibile costruzione di tali calcolatori, ma era stato ostacolato dalla limitata coppia di uscita degli integratori a sfera e disco.
In un analizzatore differenziale, l'uscita di un integratore pilotava l'ingresso dell'integratore successivo, o un'uscita grafica. L'amplificatore di coppia è stato il progresso che ha permesso a queste macchine di funzionare. A partire dagli anni '20, Vannevar Bush e altri svilupparono analizzatori differenziali meccanici.
Primo dispositivo di calcolo
Una parte del motore a differenza di Babbage.
Charles Babbage, un ingegnere meccanico e polimatico inglese, diede origine al concetto di computer programmabile. Considerato il "padre del computer", ha concettualizzato e inventato il primo computer meccanico all'inizio del XIX secolo. Dopo aver lavorato sul suo rivoluzionario motore a differenza, progettato per aiutare nei calcoli di navigazione, nel 1833 si rese conto che un design molto più generale, un motore analitico, era possibile. L'input dei programmi e dei dati doveva essere fornito alla macchina tramite schede perforate, un metodo usato all'epoca per dirigere telai meccanici come il telaio Jacquard. Per l'output, la macchina avrebbe avuto una stampante, un plotter di curve e una campana. La macchina sarebbe anche in grado di timbrare numeri su schede da leggere in seguito. Il motore incorporava un'unità logica aritmetica, un flusso di controllo sotto forma di ramificazioni condizionali e loop, e una memoria integrata, rendendolo il primo progetto di un computer di uso generale che poteva essere descritto in termini moderni come Turing-completo.
La macchina era circa un secolo avanti rispetto al suo tempo. Tutte le parti per la sua macchina dovevano essere fatte a mano - questo era un grosso problema per un dispositivo con migliaia di parti. Alla fine, il progetto fu sciolto con la decisione del governo britannico di cessare i finanziamenti. Il fallimento di Babbage nel completare il motore analitico può essere attribuito principalmente a difficoltà non solo politiche e di finanziamento, ma anche al suo desiderio di sviluppare un computer sempre più sofisticato e di andare avanti più velocemente di chiunque altro possa seguire. Tuttavia, suo figlio, Henry Babbage, completò una versione semplificata del motore analitico (il mulino) nel 1888. Egli diede una dimostrazione di successo del suo uso nelle tabelle di calcolo nel 1906.
Computer analogici
Sir William Thomson'disegno della terza macchina per prevedere le maree, 1879-81
Durante la prima metà del XX secolo, molte esigenze di calcolo scientifico furono soddisfatte da computer analogici sempre più sofisticati, che usavano un modello meccanico o elettrico diretto del problema come base di calcolo. Tuttavia, questi non erano programmabili e generalmente non avevano la versatilità e la precisione dei moderni computer digitali.
Il primo computer analogico moderno fu una macchina per prevedere le maree, inventata da Sir William Thomson nel 1872. L'analizzatore differenziale, un computer analogico meccanico progettato per risolvere equazioni differenziali tramite integrazione usando meccanismi a ruota e disco, fu concettualizzato nel 1876 da James Thomson, il fratello del più famoso Lord Kelvin.
L'arte del calcolo analogico meccanico raggiunse il suo apice con l'analizzatore differenziale, costruito da H. L. Hazen e Vannevar Bush al MIT a partire dal 1927. Questo costruì sugli integratori meccanici di James Thomson e gli amplificatori di coppia inventati da H. W. Nieman. Una dozzina di questi dispositivi furono costruiti prima che la loro obsolescenza diventasse ovvia. Negli anni '50, il successo dei computer elettronici digitali aveva segnato la fine della maggior parte delle macchine di calcolo analogiche, ma i computer analogici rimasero in uso durante gli anni '50 in alcune applicazioni specializzate come l'educazione (sistemi di controllo) e gli aerei (regolo calcolatore).
Computer digitali
Elettromeccanico
Nel 1938, la Marina degli Stati Uniti aveva sviluppato un computer analogico elettromeccanico abbastanza piccolo da essere usato a bordo di un sottomarino. Questo era il Torpedo Data Computer, che usava la trigonometria per risolvere il problema di sparare un siluro contro un bersaglio in movimento. Durante la seconda guerra mondiale dispositivi simili furono sviluppati anche in altri paesi.
Replica dello Zuse's Z3, il primo computer digitale (elettromeccanico) completamente automatico.
I primi computer digitali erano elettromeccanici; interruttori elettrici azionavano relè meccanici per eseguire il calcolo. Questi dispositivi avevano una bassa velocità operativa e alla fine furono sostituiti da computer completamente elettrici molto più veloci, che originariamente utilizzavano tubi a vuoto. Lo Z2, creato dall'ingegnere tedesco Konrad Zuse nel 1939, fu uno dei primi esempi di computer a relè elettromeccanico. Nel 1941, Zuse seguì la sua precedente macchina con lo Z3, il primo computer digitale elettromeccanico programmabile e completamente automatico funzionante al mondo. Lo Z3 fu costruito con 2000 relè, implementando una lunghezza di parola di 22 bit che operava ad una frequenza di clock di circa 5-10 Hz. Il codice del programma era fornito su pellicola perforata mentre i dati potevano essere immagazzinati in 64 parole di memoria o forniti dalla tastiera. Era abbastanza simile alle macchine moderne in alcuni aspetti, pioniere di numerosi progressi come i numeri in virgola mobile. Piuttosto che il più difficile da implementare sistema decimale (usato nel precedente progetto di Charles Babbage), usando un sistema binario significava che le macchine di Zuse erano più facili da costruire e potenzialmente più affidabili, date le tecnologie disponibili a quel tempo. La Z3 era Turing completa.
Tubi a vuoto e circuiti elettronici digitali
Elementi di circuito puramente elettronici sostituirono presto i loro equivalenti meccanici ed elettromeccanici, nello stesso tempo in cui il calcolo digitale sostituiva quello analogico. L'ingegnere Tommy Flowers, che lavorava alla Post Office Research Station di Londra negli anni '30, iniziò ad esplorare il possibile uso dell'elettronica per la centrale telefonica. L'attrezzatura sperimentale che costruì nel 1934 entrò in funzione cinque anni dopo, convertendo una porzione della rete della centrale telefonica in un sistema di elaborazione elettronica dei dati, utilizzando migliaia di tubi a vuoto. Negli Stati Uniti, John Vincent Atanasoff e Clifford E. Berry della Iowa State University svilupparono e testarono l'Atanasoff-Berry Computer (ABC) nel 1942, il primo "computer digitale elettronico automatico". Anche questo progetto era completamente elettronico e usava circa 300 tubi a vuoto, con condensatori fissati in un tamburo che ruotava meccanicamente per la memoria.
Colossus, il primo dispositivo elettronico di calcolo digitale programmabile, fu usato per decifrare i codici tedeschi durante la seconda guerra mondiale.
Durante la seconda guerra mondiale, gli inglesi a Bletchley Park ottennero una serie di successi nel decifrare le comunicazioni militari tedesche criptate. La macchina di cifratura tedesca, Enigma, fu attaccata per la prima volta con l'aiuto delle bombe elettromeccaniche. Per decifrare la più sofisticata macchina tedesca Lorenz SZ 40/42, utilizzata per le comunicazioni di alto livello dell'esercito, Max Newman e i suoi colleghi incaricarono Flowers di costruire il Colossus. Trascorse undici mesi dall'inizio di febbraio 1943 a progettare e costruire il primo Colossus. Dopo un test funzionale nel dicembre 1943, Colossus fu spedito a Bletchley Park, dove fu consegnato il 18 gennaio 1944 e attaccò il suo primo messaggio il 5 febbraio. Colossus fu il primo computer elettronico digitale programmabile al mondo. Utilizzava un gran numero di valvole (tubi a vuoto). Aveva un ingresso a nastro di carta e poteva essere configurato per eseguire una varietà di operazioni logiche booleane sui suoi dati, ma non era Turing-completo. Furono costruiti nove Colossi Mk II (Il Mk I fu convertito in un Mk II facendo dieci macchine in totale). Il Colosso Mark I conteneva 1.500 valvole termoioniche (tubi), ma il Mark II, con 2.400 valvole, era 5 volte più veloce e più semplice da usare del Mark I, accelerando notevolmente il processo di decodifica.
L'ENIAC fu il primo dispositivo elettronico, Turing-completo, ed eseguì calcoli di traiettoria balistica per l'esercito degli Stati Uniti.
L'ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) costruito negli Stati Uniti fu il primo computer elettronico programmabile costruito negli USA. Anche se l'ENIAC era simile al Colossus, era molto più veloce, più flessibile ed era Turing-completo. Come il Colossus, un "programma" sull'ENIAC era definito dagli stati dei suoi cavi patch e interruttori, un lontano grido dalle macchine elettroniche a programma memorizzato che vennero dopo. Una volta che un programma era stato scritto, doveva essere impostato meccanicamente nella macchina con il reset manuale di spine e interruttori.
Combinava l'alta velocità dell'elettronica con la capacità di essere programmato per molti problemi complessi. Poteva sommare o sottrarre 5000 volte al secondo, mille volte più veloce di qualsiasi altra macchina. Aveva anche moduli per moltiplicare, dividere e radice quadrata. La memoria ad alta velocità era limitata a 20 parole (circa 80 byte). Costruito sotto la direzione di John Mauchly e J. Presper Eckert all'Università della Pennsylvania, lo sviluppo e la costruzione di ENIAC durò dal 1943 fino alla piena operatività alla fine del 1945. La macchina era enorme, pesava 30 tonnellate, utilizzava 200 kilowatt di potenza elettrica e conteneva oltre 18.000 tubi a vuoto, 1.500 relè e centinaia di migliaia di resistenze, condensatori e induttori.
Computer moderni
Concezione di computer moderno
Il principio del computer moderno fu proposto da Alan Turing nel suo seminale documento del 1936, On Computable Numbers. Turing propose un semplice dispositivo che chiamò "Universal Computing machine" e che ora è conosciuto come una macchina di Turing universale. Egli dimostrò che una tale macchina è in grado di calcolare qualsiasi cosa sia calcolabile eseguendo istruzioni (programma) memorizzate su nastro, permettendo alla macchina di essere programmabile. Il concetto fondamentale del progetto di Turing è il programma memorizzato, dove tutte le istruzioni per il calcolo sono conservate in memoria. Von Neumann riconobbe che il concetto centrale del computer moderno era dovuto a questo documento.
Le macchine di Turing sono ancora oggi un oggetto di studio centrale nella teoria della computazione. Tranne che per le limitazioni imposte dai loro depositi di memoria finiti, i computer moderni sono detti Turing-completi, cioè hanno una capacità di esecuzione di algoritmi equivalente a quella di una macchina di Turing universale.
Programmi memorizzati
Una sezione del Manchester Baby, il primo computer elettronico a programma memorizzato
Le prime macchine di calcolo avevano programmi fissi. Cambiare la sua funzione richiedeva il ricablaggio e la ristrutturazione della macchina. Con la proposta del computer a programma memorizzato questo è cambiato. Un computer a programma memorizzato include per progettazione un set di istruzioni e può immagazzinare in memoria un insieme di istruzioni (un programma) che dettaglia la computazione. La base teorica per il computer a programma memorizzato fu posta da Alan Turing nel suo documento del 1936. Nel 1945, Turing si unì al National Physical Laboratory e iniziò a lavorare allo sviluppo di un computer digitale elettronico a programma memorizzato. Il suo rapporto del 1945 "Proposed Electronic Calculator" fu la prima specifica per un tale dispositivo. Anche John von Neumann all'Università della Pennsylvania fece circolare la sua prima bozza di un rapporto sull'EDVAC nel 1945.
Il Manchester Baby fu il primo computer a programma memorizzato del mondo. Fu costruito alla Victoria University di Manchester da Frederic C. Williams, Tom Kilburn e Geoff Tootill, ed eseguì il suo primo programma il 21 giugno 1948. Fu progettato come banco di prova per il tubo Williams, il primo dispositivo di memorizzazione digitale ad accesso casuale. Anche se il computer fu considerato "piccolo e primitivo" per gli standard del suo tempo, fu la prima macchina funzionante a contenere tutti gli elementi essenziali per un moderno computer elettronico. Non appena il Baby ha dimostrato la fattibilità del suo design, all'università è stato avviato un progetto per svilupparlo in un computer più utilizzabile, il Manchester Mark 1.
Il Mark 1 a sua volta è diventato rapidamente il prototipo del Ferranti Mark 1, il primo computer general-purpose disponibile in commercio. Costruito da Ferranti, fu consegnato all'Università di Manchester nel febbraio 1951. Almeno sette di queste macchine successive furono consegnate tra il 1953 e il 1957, una delle quali ai laboratori Shell di Amsterdam.
Nell'ottobre 1947, i direttori della società di catering britannica J. Lyons & Company decisero di assumere un ruolo attivo nel promuovere lo sviluppo commerciale dei computer. Il computer LEO I divenne operativo nell'aprile 1951 ed eseguì il primo lavoro d'ufficio di routine al mondo.
Transistor
Un transistor a giunzione bipolare
Il transistor bipolare fu inventato nel 1947. Dal 1955 in poi i transistor sostituirono i tubi a vuoto nella progettazione dei computer, dando vita alla "seconda generazione" di computer. Rispetto ai tubi a vuoto, i transistor hanno molti vantaggi: sono più piccoli e richiedono meno potenza dei tubi a vuoto, quindi emettono meno calore. I transistor a giunzione di silicio erano molto più affidabili dei tubi a vuoto e avevano una vita utile più lunga, indefinita. I computer a transistor potevano contenere decine di migliaia di circuiti logici binari in uno spazio relativamente compatto.
All'Università di Manchester, un team sotto la guida di Tom Kilburn progettò e costruì una macchina utilizzando i transistor appena sviluppati al posto delle valvole.
Il loro primo computer a transistor e il primo al mondo, era operativo nel 1953, e una seconda versione fu completata nell'aprile del 1955. Tuttavia, la macchina faceva uso di valvole per generare le sue forme d'onda di clock a 125 kHz e nel circuito per leggere e scrivere sulla sua memoria a tamburo magnetico, quindi non era il primo computer completamente transistorizzato. Questa distinzione va all'Harwell CADET del 1955, costruito dalla divisione elettronica dell'Atomic Energy Research Establishment di Harwell.
Circuiti integrati
Il successivo grande progresso nella potenza di calcolo venne con l'avvento del circuito integrato. L'idea del circuito integrato fu concepita per la prima volta da uno scienziato radar che lavorava per il Royal Radar Establishment del Ministero della Difesa, Geoffrey W.A. Dummer. Dummer presentò la prima descrizione pubblica di un circuito integrato al Symposium on Progress in Quality Electronic Components a Washington, D.C. il 7 maggio 1952. I primi circuiti integrati pratici furono inventati da Jack Kilby alla Texas Instruments e Robert Noyce alla Fairchild Semiconductor. Kilby registrò le sue idee iniziali riguardanti il circuito integrato nel luglio 1958, dimostrando con successo il primo esempio funzionante di integrato il 12 settembre 1958. Nella sua domanda di brevetto del 6 febbraio 1959, Kilby descrisse il suo nuovo dispositivo come "un corpo di materiale semiconduttore ... in cui tutti i componenti del circuito elettronico sono completamente integrati". Anche Noyce arrivò con la sua idea di un circuito integrato sei mesi dopo Kilby. Il suo chip risolse molti problemi pratici che quello di Kilby non aveva. Prodotto alla Fairchild Semiconductor, era fatto di silicio, mentre il chip di Kilby era fatto di germanio. Questo nuovo sviluppo annunciò un'esplosione nell'uso commerciale e personale dei computer e portò all'invenzione del microprocessore. Mentre l'argomento di quale dispositivo sia stato esattamente il primo microprocessore è controverso, in parte a causa della mancanza di accordo sulla definizione esatta del termine "microprocessore", è in gran parte indiscusso che il primo microprocessore a singolo chip fu l'Intel 4004, progettato e realizzato da Ted Hoff, Federico Faggin e Stanley Mazor alla Intel.
Computer portatili
Con la continua miniaturizzazione delle risorse informatiche e i progressi nella durata delle batterie portatili, i computer portatili sono cresciuti in popolarità negli anni 2000. Gli stessi sviluppi che hanno stimolato la crescita dei computer portatili e di altri computer portatili hanno permesso ai produttori di integrare risorse informatiche nei telefoni cellulari. Questi cosiddetti smartphone e tablet funzionano su una varietà di sistemi operativi e sono diventati il dispositivo informatico dominante sul mercato, con i produttori che hanno dichiarato di aver spedito circa 237 milioni di dispositivi nel secondo trimestre del 2013.
Ora ditemi voi... cosa considerate il primo computer? E in che anno è stato inventato?