Un computer è una macchina che può essere istruita a eseguire automaticamente sequenze di operazioni aritmetiche o logiche tramite la programmazione informatica. I computer moderni hanno la capacità di seguire insiemi generalizzati di operazioni, chiamati programmi. Questi programmi consentono ai computer di svolgere una gamma estremamente ampia di compiti. Un computer "completo", comprensivo di hardware, sistema operativo (software principale) e apparecchiature periferiche necessarie e utilizzate per il funzionamento "pieno", può essere definito sistema informatico. Questo termine può essere utilizzato anche per un gruppo di computer collegati che lavorano insieme, in particolare una rete di computer o un cluster di computer.
Durante la prima metà del XX secolo, molte esigenze di calcolo scientifico venivano soddisfatte da computer analogici sempre più sofisticati, che utilizzavano un modello meccanico o elettrico diretto del problema come base per il calcolo. Tuttavia, questi non erano programmabili e generalmente mancavano della versatilità e della precisione dei moderni computer digitali. Il primo computer analogico moderno fu una macchina per la previsione delle maree, inventata da Sir William Thomson nel 1872.
Charles Babbage, ingegnere meccanico e poliedrico inglese, ideò il concetto di computer programmabile. Considerato il "padre del computer", concettualizzò e inventò il primo computer meccanico all'inizio del XIX secolo. Dopo aver lavorato alla sua rivoluzionaria macchina differenziale, progettata per aiutare nei calcoli di navigazione, nel 1833 si rese conto che era possibile un design molto più generale, una Macchina Analitica. L'input di programmi e dati doveva essere fornito alla macchina tramite schede perforate, un metodo utilizzato all'epoca per dirigere i telai meccanici come il telaio Jacquard. Per l'output, la macchina avrebbe avuto una stampante, un plotter per curve e un campanello. La macchina sarebbe stata anche in grado di perforare numeri su schede per essere letti in seguito. Il motore incorporava un'unità logica aritmetica, un controllo di flusso sotto forma di ramificazioni condizionali e cicli, e una memoria integrata, rendendolo il primo progetto per un computer per scopi generali che potrebbe essere descritto in termini moderni come Turing-completo. La macchina era avanti di circa un secolo rispetto ai suoi tempi. Tutte le parti della sua macchina dovevano essere realizzate a mano: questo era un problema importante per un dispositivo con migliaia di componenti. Alla fine, il progetto fu sciolto con la decisione del governo britannico di cessare i finanziamenti. Il fallimento di Babbage nel completare la macchina analitica può essere attribuito principalmente a difficoltà politiche e finanziarie, nonché al suo desiderio di sviluppare un computer sempre più sofisticato e di procedere più velocemente di quanto chiunque altro potesse seguire. Tuttavia, suo figlio, Henry Babbage, completò una versione semplificata dell'unità di calcolo della macchina analitica (il mulino) nel 1888. Diede una dimostrazione di successo del suo utilizzo nel calcolo di tabelle nel 1906.
L'arte del calcolo analogico meccanico raggiunse il suo apice
event1927placeCambridge, Massachusetts, Stati Uniti
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 si basava sugli integratori meccanici di James Thomson e sugli amplificatori di coppia inventati da H. W. Nieman. Una dozzina di questi dispositivi furono costruiti prima che la loro obsolescenza diventasse evidente. Negli anni '50, il successo dei computer elettronici digitali segnò la fine per la maggior parte delle macchine di calcolo analogico, ma i computer analogici rimasero in uso durante gli anni '50 in alcune applicazioni specializzate come l'istruzione (sistemi di controllo) e l'aeronautica (regolo calcolatore).
Il principio del computer moderno fu proposto da Alan Turing nel suo articolo fondamentale del 1936, On Computable Numbers. Turing propose un semplice dispositivo che chiamò "macchina di calcolo universale" e che è ora noto come macchina di Turing universale. Dimostrò che una tale macchina è in grado di calcolare qualsiasi cosa sia calcolabile eseguendo istruzioni (programma) memorizzate su nastro, consentendo alla macchina di essere programmabile. Il concetto fondamentale del design di Turing è il programma memorizzato, in cui tutte le istruzioni per il calcolo sono memorizzate in memoria. Von Neumann riconobbe che il concetto centrale del computer moderno era dovuto a questo articolo.
Uno dei primi esempi di computer a relè elettromeccanico.
event1939placeGermania
I primi computer digitali erano elettromeccanici; interruttori elettrici azionavano relè meccanici per eseguire il calcolo. Questi dispositivi avevano una bassa velocità operativa e furono infine sostituiti da computer interamente elettrici molto più veloci, che utilizzavano originariamente tubi a vuoto. Lo Z2, creato dall'ingegnere tedesco Konrad Zuse nel 1939, fu uno dei primi esempi di computer a relè elettromeccanico.
Il primo computer digitale elettromeccanico programmabile funzionante al mondo
event1941placeGermania
Nel 1941, Zuse fece seguire alla sua macchina precedente lo Z3, il primo computer digitale elettromeccanico programmabile e completamente automatico al mondo. Lo Z3 fu costruito con 2000 relè, implementando una lunghezza di parola di 22 bit che operava a una frequenza di clock di circa 5–10 Hz. Il codice del programma veniva fornito su pellicola perforata, mentre i dati potevano essere memorizzati in 64 parole di memoria o forniti dalla tastiera.
Il primo "computer digitale elettronico automatico"
event1942placeIowa State University, Ames, Iowa, Stati Uniti
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". Questo design era anch'esso interamente elettronico e utilizzava circa 300 tubi a vuoto, con condensatori fissati in un tamburo rotante meccanicamente per la memoria.
Il primo computer programmabile digitale elettronico al mondo
eventdic, 1943placeLondra, Inghilterra
Durante la Seconda Guerra Mondiale, gli inglesi a Bletchley Park ottennero numerosi successi nel decifrare le comunicazioni militari tedesche criptate. La macchina cifrante tedesca, Enigma, fu attaccata per la prima volta con l'aiuto delle bombe elettromeccaniche, spesso gestite da donne. Per violare la più sofisticata macchina tedesca Lorenz SZ 40/42, utilizzata per le comunicazioni dell'esercito di alto livello, Max Newman e i suoi colleghi incaricarono Flowers di costruire il Colossus. Egli impiegò undici mesi, dall'inizio di febbraio 1943, per progettare e costruire il primo Colossus. Dopo un test funzionale nel dicembre 1943, il Colossus fu spedito a Bletchley Park, dove fu consegnato il 18 gennaio 1944. Il Colossus è stato il primo computer programmabile digitale elettronico al mondo.
Il primo computer programmabile elettronico costruito negli Stati Uniti
event1945placeUniversità della Pennsylvania, Filadelfia, Pennsylvania, Stati Uniti
L'ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) è stato il primo computer programmabile elettronico costruito negli Stati Uniti. Sebbene l'ENIAC fosse simile al Colossus, era molto più veloce, più flessibile ed era Turing-completo. Combinava l'alta velocità dell'elettronica con la capacità di essere programmato per molti problemi complessi. Poteva addizionare o sottrarre 5000 volte al secondo, mille volte più velocemente di qualsiasi altra macchina. Disponeva inoltre di moduli per moltiplicare, dividere ed estrarre radici quadrate. La memoria ad alta velocità era limitata a 20 parole (circa 80 byte). Costruito sotto la direzione di John Mauchly e J. Presper Eckert presso l'Università della Pennsylvania, lo sviluppo e la costruzione dell'ENIAC durarono dal 1943 fino alla piena operatività alla fine del 1945. La macchina era enorme, pesava 30 tonnellate, utilizzava 200 kilowatt di energia elettrica e conteneva oltre 18.000 tubi a vuoto, 1.500 relè e centinaia di migliaia di resistori, condensatori e induttori.
eventdic, 1947placeMurray Hill, New Jersey, Stati Uniti
William Shockley, John Bardeen e Walter Brattain presso i Bell Labs inventarono il primo transistor pratico, il transistor a punta di contatto, nel 1947.
Il primo computer con programma memorizzato al mondo
eventlun giu 21, 1948placeManchester, Inghilterra
Il Manchester Baby è stato il primo computer al mondo con programma memorizzato. Fu costruito presso la 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 di Williams, il primo dispositivo di archiviazione digitale ad accesso casuale. Sebbene il computer fosse considerato "piccolo e primitivo" per gli standard dell'epoca, fu la prima macchina funzionante a contenere tutti gli elementi essenziali di un moderno computer elettronico.
La prima descrizione pubblica di un circuito integrato
eventmer mag 7, 1952placeWashington, D.C., Stati Uniti
Il successivo grande progresso nella potenza di calcolo arrivò 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.
Il primo computer completamente transistorizzato fu l'Harwell CADET del 1955, costruito dalla divisione elettronica dell'Atomic Energy Research Establishment di Harwell.
I primi circuiti integrati pratici furono inventati da Jack Kilby presso Texas Instruments e Robert Noyce presso Fairchild Semiconductor. Kilby registrò le sue idee iniziali riguardanti il circuito integrato nel luglio 1958, dimostrando con successo il primo esempio integrato funzionante il 12 settembre 1958.
Nella domanda di brevetto di Kilby 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".
I primi computer portatili erano pesanti e alimentati dalla rete elettrica. I primi laptop, come il Grid Compass, eliminarono questo requisito incorporando batterie, grazie alla continua miniaturizzazione delle risorse informatiche e ai progressi nella durata delle batterie portatili.
