Storia della Calcolatrice

Visitando la nostra collezione verrai introdotto al mondo del calcolo attraverso l’evoluzione delle macchine più semplici e antiche, antenate del moderno elaboratore; Le calcolatrici

Avrai modo di conoscere l’evoluzione di questo utile strumento osservando come si sono evolute le tecnologie nell’arco degli anni.
I primi rudimentali calcolatori erano molto semplici, ma funzionali, mentre, più ci avviciniamo all’età contemporanea scopriremo come si evolveranno, fino a giungere ai modelli sempre più sofisticati e completi, passando per i sistemi meccanici, fatti di leve ed ingranaggi, incontrando poi l’elettricità ed infine l’elettronica. Un’elettronica ingombrante, fatta di valvole e grossi display, e successivamente, con l’avvento dei microprocessori, si evolveranno a tal punto da portarli comodamente con noi nel taschino della giacca.

Un’evoluzione che porterà questo interessante dispositivo a diventare sempre più versatile ma nello stesso tempo più sofisticato.

Inizi di calcolo: L’età meccanica

All’inizio, ovviamente, c’era l’abaco, una sorta di calcolatore meccanico azionato a mano che utilizzava perline su bacchette, usato per la prima volta dai Sumeri e dagli Egizi intorno al 2000 aC.

L’abaco è un antico strumento di calcolo, utilizzato come ausilio per effettuare operazioni matematiche; è il primo strumento usato per i calcoli sin dal XXI secolo a.C. in Cina, e utilizzato in seguito anche tra i Greci e i Romani.

Un abaco, nella sua forma più comune, è una tavoletta di forma rettangolare costituita da una serie di guide (fili, scanalature, …) parallele, che convenzionalmente indicano le unità, le decine, le centinaia e così via. Lungo ogni guida possono essere spostate delle perline o altri oggetti mobili per eseguire le operazioni aritmetiche. I materiali usati per la costruzione degli abachi e la loro foggia costruttiva variano moltissimo a seconda del luogo e dell’epoca storica, però il loro funzionamento si basa sempre sullo stesso principio.

Ha reso l’addizione e la sottrazione più veloci e meno soggette a errori.

Ma fu lì che la tecnologia rimase più o meno ferma per i successivi 3.600 anni, fino all’inizio del XVII secolo d.C., quando iniziarono ad apparire in Europa i primi calcolatori meccanici. In particolare, lo sviluppo dei logaritmi da parte di John Napier ha permesso a Edward Gunter, William Oughtred e altri di sviluppare il regolo calcolatore.

Il regolo calcolatore è fondamentalmente un bastoncino scorrevole che utilizza scale logaritmiche per consentire una rapida moltiplicazione e divisione. I regoli calcolatori si sono evoluti per consentire pure i calcoli trigonometrici, logaritmi avanzati, ed anche le radici quadrate.

Anche fino agli anni ’80, saper utilizzare un regolo calcolatore era una parte fondamentale dell’insegnamento della matematica per milioni di scolari, anche se a quel tempo le macchine calcolatrici meccaniche ed elettriche erano ben consolidate. Ora il regolo calcolatore è considerato un gadget da regalare magari ad un neo laureato in ingegneria!

Il regolo calcolatore venne spesso usato dagli scienziati della Nasa per inviare l’Uomo sulla Luna: un modello Pickett N600-ES fu portato nella missione lunare Apollo 13 nel 1970.

La storia delle macchine tascabili risale al XIX secolo. Una delle prime macchine tascabili di successo commerciale fu l’arithmographe inventato da Louis Troncet. La sua addizionatrice ebbe un tale successo che quando altre aziende iniziarono a produrre macchine basate sulle sue idee, furono chiamate “calcolatrici di tipo Troncet”. Negli anni ’70 sono state costruite diverse macchine per l’aggiunta di troncet.

L’Arithma, di Addiator, era uno di questi dispositivi. Usando una serie di cursori numerati racchiusi in un guscio metallico e spostati per mezzo di uno stilo, l’Arithma potrebbe aggiungere e sottrarre rapidamente, silenziosamente e accuratamente. Questo era un articolo di alta qualità in acciaio e alluminio progettato per un uso continuo a lungo termine. I progetti utilizzati da Addiator hanno avuto successo abbastanza di per sé che il nome “Addiator” è stato utilizzato per riferirsi a tutti i calcolatori di questo tipo, più o meno nello stesso modo in cui si potrebbe usare il nome “Kleenex” per riferirsi a un tessuto o Nastro “Scotch” per indicare il nastro di cellophane.

Con la sezione superiore utilizzata per l’aggiunta e la parte inferiore per la sottrazione, Arithma è facile da usare e intuitivo. Sulla parte superiore di Arithma vedrai una maniglia. Questo era il meccanismo di reset che, una volta estratto, ripristinava tutti i valori a zero.

L’Arithma fu venduto negli Stati Uniti a partire dal 1957 e fu pubblicizzato fino al 1973. Dal 1975 furono venduti oltre 2,5 milioni di Arithmas. I calcolatori elettronici diventavano più economici e più accessibili nello stesso periodo. è quindi improbabile che Arithma sia stato venduto dopo il 1975.

Ingranaggi, ruote e pulsanti

Il primo calcolatore meccanico apparve nel 1642, la creazione del mago intellettuale e matematico francese Blaise Pascal come “un dispositivo che alla fine eseguirà tutte e quattro le operazioni aritmetiche senza fare affidamento sull’intelligenza umana”.

La macchina di Pascal utilizzava ruote dentate e poteva aggiungere e sottrarre due numeri direttamente e moltiplicare e dividere per ripetizione. Gottfried Leibniz trascorse quindi la parte migliore della sua vita progettando un calcolatore meccanico a quattro operazioni, basato sulla sua ingegnosa “ruota Leibniz” scanalata, ma alla fine non riuscì a produrre una macchina completamente operativa.

Nella nostra collezione si trova un Addometer, una addizionatrice meccanica che per modalità di utilizzo e aspetto esterno assomiglia molto alla Pascalina di Blaise Pascal.

L’addizionatrice si presenta come un pesante righello, lungo circa 30 cm. Delle fessure circolari permettono di azionare delle ruote numerate poste all’interno, tramite appositi fori praticati sulla ruota. Ad ogni foro corrispondeva una cifra scritta con caratteri grandi sul lato interno della fessura e il suo complemento a 9, scritto esternamente a caratteri più piccoli. Per addizionare si poneva la punta dello stilo in corrispondenza del numero grande e si faceva ruotare il disco in senso orario. Per sottrarre, invece, si poneva lo stilo in corrispondenza del numero esterno e si effettuava una rotazione antioraria. Un meccanismo molto semplificato rispetto a quello della Pascalina permetteva il riporto delle decine. Il risultato appariva automaticamente ed era possibile azzerarlo tirando la linguetta posta sulla destra dello strumento.

La naturale evoluzione di queste rudimentali macchine da calcolo lo troviamo nell’’Aritmometro Odhner

Era una calcolatrice rotativa di grande successo inventata in Russia nel 1873 da WT Odhner, un immigrato svedese. La sua produzione industriale è ufficialmente iniziata nel 1890 nella bottega di San Pietroburgo di Odhner. Anche se la macchina era molto popolare, la produzione durò solo 30 anni fino a quando è stata nazionalizzata la fabbrica e chiusa durante la rivoluzione russa del 1917.

I tasti non esistevano ancora, ed i numeri venivano impostati con delle piccole levette posizionate su dei rotori. Il funzionamento era poco pratico, ma con questa macchina si gettavano le basi per i primi modelli compatti da ufficio.

Compaiono i primi modelli con la tastiera

A quel punto, l’evoluzione delle nostre macchine da calcolo si era spostata oltre oceano, con lo sviluppo di macchine addizionatrici manuali come la Grant Mechanical Calculator Machine, la Comptometer e le più famosi macchine addizionatrici della Burroughs.

Un ulteriore passo avanti avvenne nel 1887 quando il Comptometer di E. Felt, brevettato negli Stati Uniti le prime macchine che utilizzano una tastiera per immettere gli importi.
I tasti erano disposti su più file, ricordando così ancora il meccanismo dell’Abaco. Infatti queste tastiere avevano dalla destra, le unità, le decine, le centinaia, e via dicendo, ed su ogni fila erano posizionati i numeri dallo 0 al 9. Erano tastiere complesse che richiedevano molti pezzi meccanici, quindi le prime macchine così costruite erano spesso molto pesanti.

William Burroughs (1857-1898) ha costruito il suo primo modello sperimentale di una macchina calcolatrice stampante nel 1884.

Ha formato l’American Arithmometer società a St Louis nel 1888, e ha iniziato la produzione nel 1892.

L’aspetto esterno delle calcolatrici Burroughs è cambiato pochissimo dal 1892 al 1920. Le caratteristiche distintive sono la tastiera in pendenza, il vetro anteriore che nasconde il meccanismo del display e il meccanismo di stampa nella parte posteriore della macchina.

Questa è stata la prima di una linea di macchine calcolatrici da ufficio che hanno portato fortuna alla famiglia Burroughs.

Una macchina curiosa venne presentata dalla TORPEDO SCHHELL ADDIERMASCHINE della Torpedowerke di Frankfurt A.M.
E’ una macchina in grado di eseguire esclusivamente addizioni.

Singolare la realizzazione. E’ analoga a quella del capostipite, il Comptometer e la Burroughs; la differenza consiste nella tastiera; essa ha colonne con cifre comprese fra 1 e 5 anziché fra 1 e 9, quindi, per immettere una cifra superiore a 5 bisogna premere due tasti in modo che la somma dei valori delle relative cifre dia appunto il valore voluto.

La singolare progettazione, con la tastiera ridotta, permette di abbassare notevolmente i costi di realizzazione.

Una nota curiosa:

Le tastiere delle calcolatrici hanno l’ordine dei numeri inverso rispetto a quelle dei telefoni. I numeri sono posizionati a partire dal basso mentre sui telefonini a partire dall’alto.
Non c’è alcun motivo logico per cui i telefoni e le calcolatrici utilizzano tastiere numeriche diverse. Quindi, perché seguiamo ancora la stessa convenzione?
Il buon senso suggerisce che la ragione dovrebbe essere un vincolo tecnologico. Forse è dovuto a una battaglia brevettata tra gli inventori.

Alcune persone potrebbero teorizzare la sua ergonomia. Quale dispositivo è stato inventato per primo? Quale tastiera ha influenzato l’altra?

Le teoria suggerisce che la calcolatrice era basata sul design del registratore di cassa. In tale dispositivo il numero 0 era spesso il tasto più schiacciato. Quindi, avrebbe senso mantenere quel numero in fondo per assicurarsi che fosse a portata di mano. Infatti se pensate alle prime addizionatrici meccaniche con la tastiera estesa i numeri erano in crescendo a partire dal basso.

Zero + 1 Quercetti

Da noi è possibile capire, toccando con mano, il meccanismo di riporto utilizzato dalle calcolatrici meccaniche utilizzando un semplice giocattolo educativo della Quercetti.

E’ uno strumento semplice ma ingegnoso che dimostra come funziona tale meccanismo. Il primo ingranaggio a destra rappresenta le 10 unità, il secondo ingranaggio rappresenta le decine ed il terzo le centinaia. Girando il primo ingranaggio di 10 scatti si fa girare l’ingranaggio delle decine di uno scatto. E così via. In questa maniera si possono anche realizzare le prime somme e sottrazioni. Un modo divertente ed intuitivo per capire il sistema di riporto automatico.

E’ inoltre disponibile una macchina addizionatrice aperta per vedere da vicino la complessità dei sui dispositivi meccanici.

La tastiera si fa compatta

Per semplicare ulteriormente le ingombranti tastiere estese, nascono delle addizionatrici con solo 10 tasti che permettono di inserire una cifra alla volta. Le tastiere di questo tipo sono state introdotte fin dai primissimi anni del Novecento dalla Dalton dei fratelli Hopkins, e la loro diffusione fu abbastanza lenta.. La prima calcolatrice a tastiera ridotta (tipo Dalton) fu la Facit T del 1932. Dopo circa 10 anni, venne imitata dalle italiane Everest Z, che utilizzavano un proprio diverso schema di tasti. I tasti potevano essere disposti in vario modo, su una, due o tre righe. Gli schemi più diffusi erano quello Dalton (su due righe) e quello Sundstrand.

Nasce la tastiera moderna

Successivamente la tastiera si evolve e nasce la tastiera moderna, come siamo abituati a vederla oggi sulle nostre calcolatrici contemporanee. Praticamente si scopre che la tastiera Dalton era troppo dispersiva e il nuovo layout è più compatto e pratico. Inoltre su alcuni modelli cominciano a comparire i tasti 00 e 000 per semplificare le operazioni di immissione.

Nel 1935 Adriano Olivetti capì che, sebbene il mercato delle macchine da scrivere fosse fiorente, la sua impresa stava perdendo le opportunità offerte dal settore da altre applicazioni da ufficio, tra cui proprio il ramo delle macchine da calcolo. La prima calcolatrice meccanica prodotta da Olivetti nel 1940 fu la MC4 Summa, progettata da Riccardo Levi con l’aiuto di un giovane meccanico, ingegnoso ma privo di titoli di studio: Natale Capellaro.

La Multisumma MC 4M è invece un’evoluzione della MC4 summa, una moltiplicatrice elettromeccanica manuale. Il design della calcolatrice è stato progettato da Marcello Nizzoli.
E’ una macchina abbastanza rara, e rispetto al modello precedente, oltre ad addizioni e sottrazioni, può svolgere le moltiplicazioni.

La nuova linea delle calcolatrici elettromeccaniche Multisumma 24 e della Tetractys porteranno la Olivetti a diventare uno dei maggiori produttori mondiali di macchine da calcolo per l’ufficio.

Calcolatori a valvole: Nasce l’era elettronica

Una calcolatrice elettronica è una calcolatrice che esegue i calcoli matematici mediante circuiti elettronici. Inizialmente tali circuiti elettronici sono stati basati sulla valvola termoionica. Le calcolatrici elettroniche a valvole termoioniche hanno avuto però scarsissima diffusione a causa del costo della valvola termoionica. Inizialmente infatti la valvola termoionica è stata un dispositivo elettronico estremamente costoso, che ha reso quindi la calcolatrice elettronica a valvole termoioniche, rispetto alla calcolatrice meccanica, non concorrenziale da un punto di vista economico. Quando il costo della valvola termoionica è sceso, sono state commercializzate le prime calcolatrici elettroniche a valvole termoioniche. Ma l’elettronica stava già cambiando profondamente a causa dell’avvento del transistor. Il transistor è in grado di svolgere le medesime funzioni della valvola termoionica ma, rispetto alla valvola termoionica, ha due importanti vantaggi: un ingombro molto minore e un’affidabilità molto maggiore.

L’invenzione del transistor (successiva a quella della valvola termoionica) ha rappresentato quindi un grandissimo passo avanti per l’elettronica in quanto ha permesso di realizzare circuiti elettronici più piccoli e più affidabili. A distanza di pochissimi anni dalla commercializzazione delle prime calcolatrici elettroniche a valvole termoioniche, sono state commercializzate le prime calcolatrici elettroniche a transistor. Quindi, dopo pochissimi anni, la calcolatrice elettronica a valvole termoioniche è stata soppiantata dalla calcolatrice elettronica a transistor in quanto tecnologicamente superata. Da un punto di vista economico però non è cambiato nulla perché inizialmente anche il transistor è stato un dispositivo elettronico estremamente costoso. La calcolatrice meccanica, anche se tecnologicamente superata, è rimasta comunque concorrenziale da un punto di vista economico. Tutto è cambiato con l’avvento della microelettronica che ha fatto letteralmente crollare il prezzo dei componenti elettronici. Negli anni Settanta del secolo scorso le calcolatrici microelettroniche invadono il mercato e in brevissimo tempo lo conquistano senza più lasciarlo.

Casio CM-601

Casio CM-602

Nella nostra collezione non sono presenti le prime e ingombranti calcolatrici a valvole, ma è possibile ammirare una tecnologia che utilizzava ancora dei sistemi ibridi, come la piccola calcolatrice della Casio CM-601, che come display totalizzatore, utilizzava delle micro valvole a vuoto, e la sorellina maggiore la Casio CM-602 che invece aveva un solo tubo elettronico con all’interno tutti i segmenti per la visualizzazione del numero.

Uscita nel 1970, disegnata da Mario Bellini e subito premiata con il Compasso d’Oro. Il nuovo prodotto è uno strumento di calcolo potente, compatto e facile da usare; un elemento particolarmente curato è costituito dalla tastiera, che permette all’utente di capire in modo semplice e intuitivo come svolgere le diverse funzioni: oltre alle 4 operazioni, l’accumulo dei prodotti o dei quozienti, il quadrato o la radice quadrata, la percentuale di un numero… La nuova tastiera, inoltre, presenta una caratteristica innovativa costituita dallo “svincolo”: ciò significa che l’utente, anche continuando a tenere abbassato un tasto appena azionato, può premere altri tasti successivamente, introducendo correttamente le nuove cifre.
La Logos 270, come quasi tutti i modelli che seguiranno, è una calcolatrice scrivente, perché destinata in primo luogo al mercato professionale. L’adozione di soluzioni di stampa economiche ed efficaci si rivelerà in molti casi un fattore decisivo per il successo di mercato.

Abbiamo in collezione anche un modella portatile della Texas Instruments, primo esempio di integrazione elettronica su dispositivi portatili.

La Datamath fu introdotta nel luglio 1972 e costò $ 149,99, ma questo fu presto ridotto a $ 119,95 nel settembre 1972. Prodotto negli Stati Uniti e nel Regno Unito. Questa è stata la prima calcolatrice prodotta da Texas Instruments. Tuttavia, Texas Instruments aveva iniziato la ricerca sulle calcolatrici portatili già nel 1966 con il progetto “Caltech”. La società era un fornitore di calcolatrici elettroniche per Canon, il cui calcolatore Pocketronic del 1970/71 era un modello Caltech molto avanzato e fu uno dei primi calcolatori palmari. Nel 1972, Texas Instruments aveva realizzato l’enorme potenziale della calcolatrice tascabile ed era entrata nel mercato con Datamath. TI è uno dei pochi produttori iniziali che è ancora nel mercato dei calcolatori.

Da allora l’evoluzione delle macchine da calcolo elettronico è stato rapido e in continuo mutamento. Le tecnologie, anche grazie al nostro connazionale Federico Faggin, si sono presto adeguate all’utilizzo dei microprocessori che hanno permesso la miniaturizzazione dei modelli tascabili aumentando sempre più la potenza di calcolo. Da sole calcolatrici con poco più delle 4 operazioni, sono venute alla luce dei modelli che permettevano la visualizzazione grafica dei risultati numerici e che permettevano inoltre di salvare dei piccoli programmi che potevano essere richiamati successivamente.

La TI-59 è una calcolatrice programmabile, prodotta dalla Texas Instruments dal 1977. È il successore della TI SR-52, quadruplica il numero di “passi del programma” di archiviazione e aggiunge “Moduli di programma ROM” (un chip ROM inseribile, in grado di contenere 5000 passaggi del programma). Proprio come l’SR-52, ha un lettore di schede magnetiche per l’archiviazione esterna. Un quarto della memoria è memorizzato su ciascun lato di una carta.

Questi calcolatori usano un sistema di calcolo chiamato “Algebraic Operating System” (AOS), dove, confrontato con il sistema RPN postfisso usato da altri calcolatori scientifici (come HP), l’operatore inserisce i calcoli così come sono scritti su carta, usando fino a nove livelli di parentesi.

La calcolatrice può essere alimentata da un adattatore esterno o dalla batteria interna ricaricabile NiCd (anche se la batteria deve rimanere presente quando si utilizza l’adattatore CA esterno per evitare danni ai circuiti della calcolatrice).

L’evoluzione delle calcolatrici elettroniche hanno permesso la nascita del personal computer. Significativo il famoso Commodore KIM-1 della Commodore.
l KIM-1 (da Keyboard Input Monitor) è stato uno dei primi personal computer a utilizzare il processore 6502. È stato sviluppato e prodotto da MOS Technology, Inc (subito dopo essere stato acquistato da Commodore ) nel 1975, e ha avuto un notevole successo per i computer dei suoi giorni. Deve questo successo principalmente alla sua convenienza, che deriva dal prezzo basso del processore 6502.