Calcolatore: differenze tra le versioni
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{{nota disambigua|il
{{nota disambigua|la macchina capace di eseguire calcoli ma anche altri tipi di elaborazione dati|computer}}
{{U|Macchina da calcolo|matematica|arg=informatica|agosto 2023}}
Un '''calcolatore''' (anche '''macchina calcolatrice'''),<ref>Per approfondire si veda il [[Calcolatore#Terminologia|paragrafo "Terminologia"]].</ref> è una [[macchina da calcolo]] in grado di eseguire [[calcoli matematici]].<ref>Non necessariamente una macchina da calcolo è in grado di eseguire calcoli matematici. Un esempio di macchina da calcolo non in grado di eseguire calcoli matematici è l'[[abaco]].</ref> I calcolatori sono costruiti per semplificare e velocizzare l'esecuzione dei calcoli matematici. Attualmente i calcolatori più avanzati sono in grado di eseguire quantità notevoli di calcoli matematici in completa autonomia, avendo ormai capacità di calcolo superiori. Un calcolatore automatizzato è in grado di eseguire complessi calcoli matematici, è anche chiamato "elaboratore" o "[[computer]]".
== Terminologia ==
== Il calcolatore inteso come persona ==▼
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 [[Calcolatore (persona)|professione]]. Nonostante ciò, per la sua maggiore brevità, nel [[linguaggio comune]] prevale nettamente rispetto all'espressione "macchina calcolatrice". Molto diffuso, nel linguaggio comune, è anche il termine "calcolatrice" inteso come sostantivo e riferito ad una macchina. Esso nasce per [[Ellissi grammaticale|ellissi]] dall'espressione "macchina calcolatrice". Nella sua accezione più ampia, il termine "calcolatrice", inteso come sostantivo e riferito ad una macchina, ha quindi il medesimo significato dell'espressione "macchina calcolatrice". A partire dagli anni Settanta del secolo scorso, con la diffusione massiva di macchine in grado di eseguire [[calcoli numerici]] e caratterizzate da dimensioni fisiche contenute, nasce anche un'accezione ristretta del termine "calcolatrice" relativa a [[Calcolatrice|tali macchine]]. E attualmente tale accezione, nel linguaggio comune, prevale nettamente rispetto all'accezione più ampia.
=== Storia ===▼
==== L'avvento del computer elettronico ==== ▼
{{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>{{Cita|Morelli|p. 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]] costruisce 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.
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>{{Cita|Morelli|p. 145}}.</ref> In ordine cronologico, i primi calcolatori meccanici caratterizzati da notevole complessità sono l'[[analizzatore differenziale]] di [[Vannevar Bush]], completato nel [[1931]],<ref>{{Cita|Morelli|p. 147}}.</ref> e lo [[Z1 (computer)|Z1]] di [[Konrad Zuse]], completato nel [[1938]].<ref>{{Cita|Morelli|p. 173}}.</ref> Stabilire un primato tra questi due calcolatori non è semplice in quanto sono macchine molto diverse fra loro.
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>{{Cita|Morelli|p. 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.
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>{{Cita|Bozzo|p. 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.
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>{{Cita|Bozzo|p. 66}}.</ref> Il primo calcolatore elettronico digitale, di cui si ha notizia, è stato però progettato e costruito allo [[Iowa State College]] ([[Ames (Iowa)|Ames]], [[Iowa]]) dagli [[Stati Uniti d'America|statunitensi]] [[John Vincent Atanasoff]] e [[Clifford Edward Berry]]. Il calcolatore, completato nel novembre del [[1939]], era un'[[addizionatrice]] [[calcolatore elettronico|elettronica]] [[calcolatore digitale|digitale]] [[calcolatore binario|binaria]] a [[16 bit]]. Atanasoff e Berry detengono anche un altro primato. Hanno infatti progettato e costruito un altro calcolatore elettronico digitale binario a cui, in seguito, è stato dato il loro nome: l'[[Atanasoff-Berry Computer]]. Tale calcolatore, completato nel [[1942]], è il più antico [[computer elettronico]] digitale di cui si ha notizia. Nel [[1946]] viene annunciato l'[[IBM 603 Electronic Multiplier]]: è il primo calcolatore elettronico digitale disponibile in commercio. Nel [[1957]] inizia la commercializzazione dell'[[IBM 608 Transistor Calculator]]: è il primo computer elettronico digitale basato interamente sul [[transistor]] e disponibile in commercio.
== Tipologia ==
Molto vari sono i calcolatori costruiti nel corso dei secoli. Si va da calcolatori molto semplici, e non automatizzati, a calcolatori estremamente complessi e completamente automatizzati. I calcolatori non automatizzati rivestono un ruolo soltanto ausiliario nell'esecuzione dei calcoli matematici: chi li utilizza mantiene un ruolo primario. I calcolatori completamente automatizzati sono invece in grado di sostituire completamente l'uomo nell'esecuzione dei calcoli matematici.
Considerando la tecnologia su cui sono basati, si distinguono due principali tipi di calcolatore:
*calcolatore meccanico;
*calcolatore elettronico.
Considerando
*calcolatore manuale;
*calcolatore automatico.
Considerando la modalità di rappresentazione dei [[numeri]] all'interno del calcolatore, si distinguono i seguenti due tipi di calcolatore:
*calcolatore analogico;
*calcolatore digitale.
Considerando le operazioni matematiche che esegue, si distinguono i seguenti tre tipi di calcolatore:
*calcolatore aritmetico;
*calcolatore algebrico;
*calcolatore infinitesimale.
Considerando l'ambito di utilizzo, si distinguono i seguenti due tipi di calcolatore:
*calcolatore astronomico;
*calcolatore balistico.
=== Calcolatore meccanico ===
[[File:Amsler-Polarplanimeter-2.jpg|upright=1.2|thumb|Un planimetro meccanico]]
Un calcolatore meccanico è un calcolatore
=== Calcolatore elettronico ===
Un calcolatore elettronico è un calcolatore
A parità di ingombro infatti, è stato possibile realizzare calcolatori elettronici === Calcolatore manuale ===
Un calcolatore manuale è un calcolatore che necessita dell'uso delle mani per eseguire il processo di calcolo. Esempi di calcolatori manuali sono il [[regolo calcolatore]] e il [[compasso di proporzione]].
=== Calcolatore automatico ===
Un calcolatore automatico è un calcolatore che esegue autonomamente almeno una parte del processo di calcolo. Se il calcolatore è in grado di eseguire autonomamente solo una parte del processo di calcolo, si parla più specificatamente di "calcolatore semiautomatico".
=== 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 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]].
===
Un calcolatore aritmetico è un calcolatore in grado di eseguire [[calcoli aritmetici]]. Si distinguono le seguenti tipi di calcolatori aritmetici:
*Una macchina addizionatrice è un calcolatore 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 sottratrice è un calcolatore in grado di eseguire la [[sottrazione]].
*Una macchina moltiplicatrice è un calcolatore 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 ===
Un calcolatore algebrico è un calcolatore in grado di eseguire [[calcoli algebrici]].
=== 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 in grado di calcolare l'[[integrale]] di una [[funzione (matematica)|funzione]]. Sono tipi di macchine integratrici il [[planimetro]], l'[[integrafo]] <ref>Integrafo Pascal della Regia Scuola Navale di Genova.[https://unire.unige.it/handle/10621/167]</ref>, l'[[integrometro]] <ref>Integrometro Coradi proveniente dalla Regia Scuola Navale di Genova.[https://unire.unige.it/handle/10621/168]</ref>, l'[[analizzatore differenziale]].
* Una macchina derivatrice è un calcolatore in grado di calcolare la [[derivata]] di una [[funzione (matematica)|funzione]].
=== Calcolatore astronomico ===
Un calcolatore astronomico è un calcolatore specializzato nel [[calcolo astronomico]]. Il più antico calcolatore conosciuto è un calcolatore astronomico: la [[Macchina di Anticitera]].
=== Calcolatore balistico ===
Un calcolatore balistico è un calcolatore specializzato nel [[calcolo balistico]].
== Note ==
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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
▲*Paul E. Ceruzzi, ''Storia dell'informatica. Dai primi computer digitali all'era di Internet'', Apogeo, 2006.
* {{Cita libro|autore=Stefano Zottino|titolo=Analitycal engine: l'idea innovativa di Charles Babbage|editore=Rilegatoria Pittacco Venezia, Università Ca' Foscari}}
▲*Daniele Casalegno, ''Uomini e computer. Storia delle macchine che hanno cambiato il mondo'', Hoepli, 2010.
== 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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