Calcolatore: differenze tra le versioni
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{{nota disambigua|il calcolatore inteso come persona|Calcolatore (persona)}}
{{nota disambigua|
{{U|Macchina da calcolo|matematica|arg=informatica|agosto 2023}}
Un '''calcolatore'''
== Terminologia ==
Il termine "calcolatore", inteso come [[sostantivo]], può risultare equivoco se dal contesto non è chiaro che si sta facendo riferimento ad una macchina. Può infatti essere riferito anche ad una
== Storia ==
=== Il calcolatore meccanico ===
{{Vedi anche|Storia del calcolo meccanico}}
[[File:Mechanical-calculator-Brunsviga-15-01.jpg|thumb|Calcolatore meccanico "Brunsviga 15" (1934-1947).]]
Il calcolatore nasce come calcolatore meccanico. Solo molti secoli dopo, nel [[XX secolo]], viene realizzato il primo calcolatore elettronico. Il più antico calcolatore meccanico conosciuto è un [[calcolatore astronomico]]: la [[Macchina di Anticitera]]. La Macchina di Anticitera è un calcolatore in parte automatizzato che si ritiene essere stato costruito nel [[II secolo a.C.]]. In ordine cronologico, il secondo calcolatore meccanico e automatizzato della storia, di cui si ha notizia, è il calcolatore astronomico integrato nell'[[orologio astronomico]] di [[Su Song]]<ref>Marcello Morelli, ''Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta'', FrancoAngeli, 2001. Pagina 18.</ref> (astronomo e statista cinese della [[dinastia Song]]). L'orologio, completato nel [[1094]] dopo dieci anni di lavoro, occupava gran parte di una [[torre]] alta dodici metri situata nella città di [[Kaifeng]]<ref>Christopher Walker, ''L'astronomia prima del telescopio'', Edizioni Dedalo, 1997. Pagine 371 e 372.</ref> (all'epoca la [[Capitale (città)|capitale]] della [[Cina]]) ed era visibile dai passanti come molti orologi delle odierne città. A partire dal [[XII secolo]] [[d.C.]] vengono costruiti altri calcolatori a distanza di tempo ravvicinata. Mentre tra la Macchina di Anticitera e l'orologio astronomico di Su Song passano dodici secoli. Per tale motivo la Macchina di Anticitera è considerata da alcuni un [[OOPArt]]. Il più antico calcolatore meccanico, automatizzato e dedicato al [[calcolo numerico]], di cui si ha notizia, è l'[[Orologio Calcolatore]], un'[[addizionatrice meccanica]] costruita nel [[XVII secolo]] d.C. da [[Wilhelm Schickard]]. A distanza di venti anni viene costruita il secondo più antico calcolatore meccanico, automatizzato e dedicato al calcolo numerico, di cui si ha notizia: la [[Pascalina]], un'altra addizionatrice meccanica costruita però da [[Blaise Pascal]]. Nel [[1817]] l'ingegnere bavarese [[Johann Martin Hermann]] costruiesce un [[planimetro]] meccanico. È il primo planimetro della storia di cui si ha notizia, ma è anche la prima [[macchina integratrice]] della storia di cui si ha notizia. Il matematico inglese [[Charles Babbage]] nel [[1823]] progetta e costruisca la prima difference engine in grado di calcolare somme e differenze mediante l'utilizzo del metodo matematico scoperto da [[Isaac Newton|Newton]] delle differenze successive. ▼
▲Il calcolatore nasce come calcolatore meccanico. Solo molti secoli dopo, nel [[XX secolo]], viene realizzato il primo calcolatore elettronico. Il più antico calcolatore meccanico conosciuto è un [[calcolatore astronomico]]: la [[Macchina di Anticitera]]. La Macchina di Anticitera è un calcolatore in parte automatizzato che si ritiene essere stato costruito nel [[II secolo a.C.]]. In ordine cronologico, il secondo calcolatore meccanico e automatizzato della storia, di cui si ha notizia, è il calcolatore astronomico integrato nell'[[orologio astronomico]] di [[Su Song]]<ref>
Presentata presso la [[Royal society of London]]. Lo stesso metodo fu utilizzato anni prima da [[Johann Helfrich von Müller]] il quale presentò la sua macchina calcolatrice alla [[Royal society di Gottinga]]. Lo stesso Babbage nel [[1833]] progettò e mai realizzò il primo calcolatore meccanico programmabile il quale presentava la stessa architettura utilizzata nei moderni calcolatori (architettura von Neumann [[John von Neumann]]) l'[[analytical Engine]]. Nel [[1836]] [[Gaspard Gustave de Coriolis]] costruisce il primo [[analizzatore differenziale]] della storia di cui si ha notizia. L'analizzatore differenziale di Gaspard Gustave de Coriolis è basato su dispositivi meccanici ed è estremamente semplice. È infatti in grado di risolvere solo [[equazioni differenziali]] del primo ordine. Inoltre fornisce la soluzione dell'equazione differenziale visivamente ma non graficamente. È quindi un analizzatore differenziale principalmente dimostrativo (di scarsa utilità pratica). Nel [[1876]] [[William Thomson]] costruisce l'[[Harmonic Synthetizer]], il primo [[analizzatore armonico]] della storia di cui si ha notizia. L'Harmonic Synthetizer è un analizzatore armonico basato su dispositivi meccanici e dedicato alla previsione delle [[maree]].<ref>Marcello Morelli, ''Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta'', FrancoAngeli, 2001. Pagina 145.</ref> In ordine cronologico, i primi calcolatori meccanici caratterizzati da notevole complessità sono l'[[analizzatore differenziale]] di [[Vannevar Bush]], completato nel [[1931]],<ref>Marcello Morelli, ''Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta'', FrancoAngeli, 2001. Pagina 147.</ref> e lo [[Z1 (computer)|Z1]] di [[Konrad Zuse]], completato nel [[1938]].<ref>Marcello Morelli, ''Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta'', FrancoAngeli, 2001. Pagina 173.</ref> Stabilire un primato tra questi due calcolatori non è semplice in quanto sono macchine molto diverse fra loro. ▼
▲Presentata presso la [[Royal society of London]]. Lo stesso metodo fu utilizzato anni prima da [[Johann Helfrich von Müller]] il quale presentò la sua macchina calcolatrice alla [[Royal society di Gottinga]]. Lo stesso Babbage nel [[1833]] progettò e mai realizzò il primo calcolatore meccanico programmabile il quale presentava la stessa architettura utilizzata nei moderni calcolatori (architettura von Neumann [[John von Neumann]]) l'[[analytical Engine]]. Nel [[1836]] [[Gaspard Gustave de Coriolis]] costruisce il primo [[analizzatore differenziale]] della storia di cui si ha notizia. L'analizzatore differenziale di Gaspard Gustave de Coriolis è basato su dispositivi meccanici ed è estremamente semplice. È infatti in grado di risolvere solo [[equazioni differenziali]] del primo ordine. Inoltre fornisce la soluzione dell'equazione differenziale visivamente ma non graficamente. È quindi un analizzatore differenziale principalmente dimostrativo (di scarsa utilità pratica). Nel [[1876]] [[William Thomson]] costruisce l'[[Harmonic Synthetizer]], il primo [[analizzatore armonico]] della storia di cui si ha notizia. L'Harmonic Synthetizer è un analizzatore armonico basato su dispositivi meccanici e dedicato alla previsione delle [[maree]].<ref>
L'analizzatore differenziale è un calcolatore analogico dedicato al [[calcolo differenziale]]. Lo Z1 è un calcolatore digitale dedicato al [[calcolo numerico]]. A distanza di molti decenni dalla loro realizzazione, ancora oggi suscitano ammirazione per le soluzioni tecniche adottate e la complessità dei calcoli matematici che sono in grado di eseguire. Per la loro opera, Vannevar Bush e Konrad Zuse sono considerati padri dell'[[informatica]]. Negli stessi anni [[George Robert Stibitz]], matematico e ricercatore ai [[Bell Laboratories]], si chiede se il [[relè]], utilizzato ai Bell Laboratories per realizzare apparati [[telefonia|telefonici]], possa essere utilizzato per realizzare anche [[circuiti elettrici]] logico-digitali basati sulla [[logica booleana]]. Il suo fine ultimo è di realizzare, con tali circuiti elettrici, un calcolatore digitale binario che eviti ai ricercatori dei Bell Laboratories la pesante incombenza rappresentata dai complicati calcoli matematici, con [[numeri complessi]], a cui si devono dedicare durante la progettazione delle [[reti telefoniche]].<ref>[[George Robert Stibitz]], ''The relay computers at Bell Labs'', in [[Datamation]] dell'aprile 1967, Thompson Publications. Pagina 35.</ref> La domanda trova risposta nel novembre del [[1937]] quando Stibitz, nella [[cucina (architettura)|cucina]] della propria abitazione, completa il [[Model K]], un'[[addizionatrice elettromeccanica]] [[Digitale (informatica)|digitale]] [[sistema numerico binario|binaria]] a un solo [[bit]].<ref>Marcello Morelli, ''Dalle calcolatrici ai computer degli anni Cinquanta'', FrancoAngeli, 2001. Pagina 164.</ref> Il Model K detiene vari primati: è il primo calcolatore elettromeccanico della storia basato sul relè ed è il primo calcolatore digitale binario della storia. Il secondo primato è di notevole importanza in quanto i calcolatori comunemente utilizzati oggi sono calcolatori digitali binari. ▼
▲L'analizzatore differenziale è un calcolatore analogico dedicato al [[calcolo differenziale]]. Lo Z1 è un calcolatore digitale dedicato al [[calcolo numerico]]. A distanza di molti decenni dalla loro realizzazione, ancora oggi suscitano ammirazione per le soluzioni tecniche adottate e la complessità dei calcoli matematici che sono in grado di eseguire. Per la loro opera, Vannevar Bush e Konrad Zuse sono considerati padri dell'[[informatica]]. Negli stessi anni [[George Robert Stibitz]], matematico e ricercatore ai [[Bell Laboratories]], si chiede se il [[relè]], utilizzato ai Bell Laboratories per realizzare apparati [[telefonia|telefonici]], possa essere utilizzato per realizzare anche [[circuiti elettrici]] logico-digitali basati sulla [[logica booleana]]. Il suo fine ultimo è di realizzare, con tali circuiti elettrici, un calcolatore digitale binario che eviti ai ricercatori dei Bell Laboratories la pesante incombenza rappresentata dai complicati calcoli matematici, con [[numeri complessi]], a cui si devono dedicare durante la progettazione delle [[reti telefoniche]].<ref>[[George Robert Stibitz]], ''The relay computers at Bell Labs'', in [[Datamation]] dell'aprile 1967, Thompson Publications. Pagina 35.</ref> La domanda trova risposta nel novembre del [[1937]] quando Stibitz, nella [[cucina (architettura)|cucina]] della propria abitazione, completa il [[Model K]], un'[[addizionatrice elettromeccanica]] [[Digitale (informatica)|digitale]] [[sistema numerico binario|binaria]] a un solo [[bit]].<ref>
Per quanto riguarda le capacità di calcolo, tra tutte le addizionatrici che si possono realizzare, Stibitz realizza la più semplice: un'addizionatrice in grado di sommare solo due [[numeri binari]] a una [[cifra]]. Ma è sufficiente a far comprendere a Stibitz che il suo progetto è realizzabile. Nel dicembre del [[1939]] infatti, ai Bell Laboratories, Stibitz e [[Samuel B. Williams]] completano il [[Complex Number Calculator]]<ref>Massimo Bozzo, ''La grande storia del computer. Dall'abaco all'intelligenza artificiale'', Edizioni Dedalo, 1996. Pagina 64.</ref> (in seguito rinominato "Bell Labs Relay Calculator Model I"): il primo [[computer elettromeccanico]] della storia basato sul relè. Dopo il Model K non vengono prodotte, con il fine di commercializzarle, [[calcolatrici da tavolo]] basate sul relè. Il relè è troppo ingombrante, una calcolatrice da tavolo ne può contenere un numero molto limitato: quindi una calcolatrice da tavolo basata sul relè ha capacità di calcolo inferiori rispetto alle altre calcolatrici meccaniche da tavolo. Nei seguenti due decenni vengono invece costruiti molti altri computer elettromeccanici basati sul relè, nonostante che, negli stessi anni, inizino ad essere realizzati computer estremamente più veloci: i computer elettronici basati sulla [[valvola termoionica]]. Per quanto riguarda i computer elettromeccanici basati sul relè, i Bell Laboratories costruiscono il [[Bell Labs Relay Calculator Model II]], il [[Bell Labs Relay Calculator Model III]], il [[Bell Labs Relay Calculator Model IV]], il [[Bell Labs Relay Calculator Model V]] e il [[Bell Labs Relay Calculator Model VI]]. Dopo lo Z1, nel quale non sono presenti relè, anche Konrad Zuse utilizza il relè per costruire lo [[Z2 (computer)|Z2]], lo [[Z3 (computer)|Z3]], lo [[Z4 (computer)|Z4]], lo [[Z5 (computer)|Z5]] e lo [[Z11]]. Il motivo per cui si continua a costruire computer elettromeccanici basati sul relè risiede nel fatto che la valvola termoionica, rispetto al relè, è molto più costosa e soggetta a rotture.▼
▲Per quanto riguarda le capacità di calcolo, tra tutte le addizionatrici che si possono realizzare, Stibitz realizza la più semplice: un'addizionatrice in grado di sommare solo due [[numeri binari]] a una [[cifra]]. Ma è sufficiente a far comprendere a Stibitz che il suo progetto è realizzabile. Nel dicembre del [[1939]] infatti, ai Bell Laboratories, Stibitz e [[Samuel B. Williams]] completano il [[Complex Number Calculator]]<ref>
=== Il calcolatore elettronico ===
Nel [[1938]] il ventiseienne [[Germania|tedesco]] [[Helmut Schreyer]], amico di [[Konrad Zuse]], nella sua tesi di laurea teorizza l'utilizzo della [[valvola termoionica]] per realizzare calcolatori elettronici [[digitale (informatica)|digitali]].<ref>
== Tipologia ==
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Un calcolatore elettronico è un calcolatore che esegue i calcoli matematici mediante [[dispositivi elettronici]]. I principali tipi di calcolatore elettronico sono il [[planimetro elettronico]], la [[calcolatrice elettronica]] e il [[Computer|computer elettronico]]. Il calcolatore elettronico è sempre un calcolatore automatizzato in quanto i dispositivi elettronici su cui è basato sono dispositivi automatizzati. Due sono i tipi di dispositivi elettronici su cui è stato basato il calcolatore elettronico nel corso della storia: la [[valvola termoionica]] e il [[transistor]]. Inizialmente il calcolatore elettronico è stato basato sulla valvola termoionica. In seguito all'invenzione del transistor, ampiamente disponibile solo cinquant'anni dopo la valvola termoionica, il calcolatore elettronico è stato basato sul transistor. Questo perché il transistor svolgeva la medesima funzione della valvola termoionica ma aveva un ingombro notevolmente inferiore. Ciò ha rappresentato un enorme passo avanti per il calcolatore elettronico.
A parità di ingombro infatti, è stato possibile realizzare calcolatori elettronici aventi capacità di calcolo estremamente più elevate. Mentre, a parità di capacità di calcolo, è stato possibile realizzare calcolatori elettronici con ingombri estremamente più contenuti. Un passo avanti altrettanto grande è stato possibille con l'avvento della [[microelettronica]], quando si è iniziato ad inserire i transistor in [[circuiti integrati]] miniaturizzati. Grazie ai continui passi avanti della microelettronica, oggi vengono realizzati calcolatori elettronici dotati di milioni di transistor e caratterizzati da un ingombro talmente contenuto da poter stare interamente su una mano. Si pensi ad esempio che il calcolatore elettronico [[ENIAC]], completato nell'autunno del [[1945]],<ref>
=== Calcolatore manuale ===
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=== Calcolatore analogico ===
[[File:Feuchte_Rechenstab.jpg|upright=1.6|thumb|Un regolo calcolatore]]
Un calcolatore analogico è un calcolatore nel quale la minima [[unità di informazione]] può assumere un numero infinito di valori. Il fatto che tale minima unità di informazione possa assumere un numero infinito di valori, purtroppo non comporta un calcolatore con precisione di calcolo infinita. Comporta invece l'esatto opposto: un calcolatore analogico fornisce sempre risultati con un [[margine di errore]]. Ciò dipende dal fatto che
=== Calcolatore digitale ===
Un calcolatore digitale (anche chiamato "calcolatore numerico") è un calcolatore nel quale la minima [[unità di informazione]] può assumere solo un numero finito di valori. Nel calcolatore digitale i numeri vengono rappresentati come sequenze di [[cifre]], normalmente utilizzando un [[sistema di numerazione posizionale]]. Le cifre vengono rappresentate utilizzando intervalli di valori di una [[grandezza fisica]], e ad ogni cifra corrispondono sempre valori diversi della grandezza fisica.<ref>In altri termini, gli intervalli di valori, utilizzati per rappresentare cifre diverse, non coincidono mai, neanche in parte.</ref> Utilizzando intervalli di valori sufficientemente ampi e distanti tra loro, l'impossibilità di misurare una grandezza fisica con infinita precisione non costituisce più un problema e quindi si riesce a realizza un calcolatore in grado di fornire risultati senza margine di errore. Anche questo metodo di rappresentare i numeri all'interno del calcolatore, ha però dei limiti tecnologici: i numeri, rappresentati all'interno del calcolatore digitale, non possono essere composti da infinite cifre. In altri termini, l'insieme dei numeri rappresentati all'interno del calcolatore digitale è un insieme finito. Ciò ovviamente comporta dei limiti per quanto riguarda le capacità di calcolo del calcolatore digitale. Le due classiche situazioni che si possono presentare con il calcolatore digitale sono le seguenti: il calcolatore è in grado di fornire un risultato esatto; il calcolatore non è in grado di fornire un risultato. Ma implementando opportunamente il processo di calcolo all'interno del calcolatore digitale, si può presentare anche la seguente situazione: il calcolatore è in grado di fornire un risultato con un [[margine di errore]]. A seconda del numero di cifre utilizzate per il [[sistema di numerazione]], si distinguono i seguenti tipi di calcolatore digitale:
*Un calcolatore binario è un calcolatore digitale che utilizza due diverse [[cifre]] per rappresentare i numeri. In altri termini, è un calcolatore digitale che utilizza un [[sistema di numerazione binario]] per rappresentare i numeri. Una cifra utilizzata per rappresentare i numeri, all'interno del calcolatore binario, è chiamata "[[bit]]". Il bit rappresenta anche la minima [[unità di informazione]] di un calcolatore binario. Il calcolatore binario, utilizzante un [[sistema di numerazione posizionale]] per rappresentare i numeri, è attualmente la scelta preferita dai fabbricanti di calcolatori digitali.
*Un [[calcolatore ternario]] è un calcolatore digitale che utilizza tre diverse
*Un calcolatore decimale è un calcolatore digitale che utilizza dieci diverse
▲Un calcolatore binario è un calcolatore digitale che utilizza due diverse [[cifre]] per rappresentare i numeri. In altri termini, è un calcolatore digitale che utilizza un [[sistema di numerazione binario]] per rappresentare i numeri. Una cifra utilizzata per rappresentare i numeri, all'interno del calcolatore binario, è chiamata "[[bit]]". Il bit rappresenta anche la minima [[unità di informazione]] di un calcolatore binario. Il calcolatore binario, utilizzante un [[sistema di numerazione posizionale]] per rappresentare i numeri, è attualmente la scelta preferita dai fabbricanti di calcolatori digitali.
▲Un calcolatore ternario è un calcolatore digitale che utilizza tre diverse [[cifre]] per rappresentare i numeri. In altri termini, è un calcolatore digitale che utilizza un [[sistema di numerazione ternario]] per rappresentare i numeri.
▲Un calcolatore decimale è un calcolatore digitale che utilizza dieci diverse [[cifre]] per rappresentare i numeri. In altri termini, è un calcolatore digitale che utilizza un [[sistema di numerazione decimale]] per rappresentare i numeri. Un esempio di calcolatore decimale è l'[[ENIAC]].
=== Calcolatore aritmetico ===
Un calcolatore aritmetico è un calcolatore in grado di eseguire [[calcoli aritmetici]]. Si distinguono le seguenti tipi di calcolatori aritmetici:
*Una macchina addizionatrice
*Una macchina sottratrice
*Una macchina moltiplicatrice
▲Una macchina addizionatrice (anche chiamata semplicemente "addizionatrice") è un calcolatore aritmetico in grado di eseguire l'[[addizione]]. La più antica addizionatrice, di cui si ha notizia, è l'[[Orologio Calcolatore]]. Costruito nel [[XVII secolo]] da [[Wilhelm Schickard]], l'Orologio Calcolatore è anche il più antico calcolatore aritmetico di cui si ha notizia.
▲Una macchina moltiplicatrice (anche chiamata semplicemente "moltiplicatrice") è un calcolatore aritmetico in grado di eseguire la [[moltiplicazione]]. La più antica moltiplicatrice, di cui si ha notizia, è la [[Stepped Reckoner]]. Costruita nel [[XVII secolo]] da [[Gottfried Wilhelm von Leibniz]], la Stepped Reckoner è anche in grado di eseguire l'[[addizione]], la [[sottrazione]] e la [[divisione (matematica)|divisione]].
=== Calcolatore algebrico ===
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=== Calcolatore infinitesimale ===
Un calcolatore infinitesimale è un calcolatore in grado di eseguire [[calcoli infinitesimali]]. Si distinguono i seguenti due tipi di calcolatore infinitesimali: la macchina integratrice e la macchina derivatrice.
Una macchina integratrice è un calcolatore infinitesimale in grado di calcolare l'[[integrale]] di una [[funzione (matematica)|funzione]]. Sono tipi di macchine integratrici il [[planimetro]], l'[[integrafo]], l'[[integrometro]], l'[[analizzatore differenziale]].▼
▲* Una macchina integratrice è un calcolatore
* Una macchina derivatrice è un calcolatore
=== Calcolatore astronomico ===
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== Bibliografia ==
* {{Cita libro|autore=Massimo Bozzo
* {{Cita libro|autore=Marcello Morelli
* {{Cita libro|autore=David A. Mindell
* {{Cita libro|autore=Paul E. Ceruzzi
* {{Cita libro|autore=Daniele Casalegno
*
== Voci correlate ==
* [[Calcolo (matematica)]]
* [[Macchina da calcolo]]
== Altri progetti ==
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== Collegamenti esterni ==
* {{Treccani|calcolatore|v=x}}
{{Strumenti di calcolo}}
{{Portale|informatica|matematica}}
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