КОМПЬЮТЕРЫ ПЕРВОГО ПОКОЛЕНИЯ: ИСТОРИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРОГРАММНОЕ И АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ - ИСТОРИЯ - 2025

Первое поколение компьютеров было начальная фаза , в которой были использованы эти электронные машины, в период с 1940 по 1956 год компьютеры , используемые технологии вакуумной трубки как для расчета и хранения и контрольных целях.

В первых компьютерах первого поколения использовалась концепция электронных ламп. Они были сделаны из стекла и содержали внутри нить накала. Эволюция компьютера началась с 16 века до сегодняшнего дня. Тем не менее, современный компьютер также претерпел быстрые изменения за последние пятьдесят лет.

Компьютер ENIAC Источник: Фотография армии США (общественное достояние) через Wikimedia Commons

Этот период, в течение которого происходила эволюция компьютера, можно разделить на несколько различных фаз, в зависимости от типа коммутационных схем, известных как поколения компьютеров.

Следовательно, поколения компьютеров представляют собой разные этапы эволюции электронных схем, оборудования, программного обеспечения, языков программирования и других технологических разработок.

Исходная ситуация

Первые электронно-вычислительные машины были созданы в 1940-х годах. С тех пор в электронике произошел ряд радикальных достижений.

Эти компьютеры были настолько огромными, что занимали целые комнаты. Для выполнения операций они полагались на использование машинного языка, который был языком программирования самого низкого уровня, понятным компьютерам, и они могли решать только одну проблему за раз.

Вакуумная лампа была электронным компонентом, который имел гораздо более низкий КПД. Следовательно, он не смог бы нормально работать без отличной системы охлаждения, чтобы не повредить его.

Среда ввода для компьютеров первого поколения была основана на перфокартах, а вывод отображался в виде распечаток. Операторам потребовались дни и даже недели, чтобы провести электромонтаж и решить новую проблему.

Происхождение и история первого поколения

Компьютер Атанасова-Берри

Математик и физик Джон Атанасов, ища способы автоматического решения уравнений, в 1937 году начал прояснять свои мысли, записав основные характеристики электронной вычислительной машины.

Эта машина решала уравнения, хотя ее нельзя было программировать. Он был произведен при поддержке Клиффорда Берри.

Компьютеры становятся электронными

Вторая мировая война сыграла роль повивальной бабки в рождении современного электронного компьютера. Военные потребности в расчетах, а также большие военные бюджеты стимулировали инновации.

Первые электронно-вычислительные машины были созданы для решения конкретных задач. Их установка была обременительной и отнимала много времени.

Первый электронный компьютер, получивший название ENIAC, был рассекречен в конце Второй мировой войны, что вызвало запросы инженеров со всего мира о том, как создать такой же или лучший компьютер.

Команда, работавшая в ENIAC, была первой, кто осознал важность концепции хранения программы внутри компьютера.

Эти ранние машины обычно управлялись проводкой, которая была подключена к материнской плате, или серией адресов, закодированных на бумажной ленте.

Таким образом, хотя эти машины были явно программируемыми, их программы не хранились внутри компьютера.

Джон фон Нейман

Этот математик написал отчет, устанавливающий концептуальную основу для компьютеров с хранимой программой.

Он призвал IAS (Институт перспективных исследований) проводить не только теоретические исследования, но и применять их на практике, создав настоящий компьютер.

Школа Мура

Эта школа ответила в 1946 году серией лекций. Участники узнали об ENIAC, общих технологиях сборки компьютеров, а также о новой идее хранения программ в памяти, чего еще никто не делал.

Один из помощников, Морис Уилкс, возглавлял британскую команду, которая построила EDSAC в Кембридже в 1949 году.

С другой стороны, Ричард Снайдер возглавлял американскую команду, которая завершила EDVAC в школе Мура.

Компьютер с хранимой программой, разработанный фон Нейманом, был введен в действие в 1951 году. IAS сделал его проект свободно доступным. Это распространило аналогичные машины по всему миру.

Характеристики компьютеров первого поколения

Решайте только одну проблему за раз

Компьютеры первого поколения были определены тем фактом, что инструкции по эксплуатации были созданы специально для выполнения задачи, для которой компьютер должен был использоваться.

Используемая технология

Эти компьютеры использовали вакуумные лампы для схем ЦП и магнитные барабаны для хранения данных, а также электрические коммутационные устройства.

В качестве основной памяти использовалась память на магнитном сердечнике. Устройствами ввода были бумажные ленты или перфокарты.

Скорость обработки

Скорость процессора была крайне низкой. У них была медленная, неэффективная и ненадежная обработка из-за низкой точности. Могли быть выполнены только простые и прямые численные расчеты.

Стоимость

Компьютеры были очень дорогими в эксплуатации. Компьютеры этого поколения были очень большими по размеру, занимая место размером с комнату.

Кроме того, они использовали большое количество электроэнергии, выделяя много тепла, что часто приводило к их выходу из строя.

Язык программирования

Компьютеры первого поколения получали инструкции на машинном языке (0 и 1) или через электрические сигналы включения / выключения. Языков программирования не было.

Позже язык ассемблера был разработан для использования в компьютерах первого поколения.

Когда мир увидел, что компьютерная программа хранится внутри, преимущества стали очевидны. Каждому университету, научно-исследовательскому институту и ​​лаборатории требовалось свое.

Однако не было производителей коммерческих электронных компьютеров с хранимыми программами. Если вы хотели такой, вы должны были его построить.

Многие из этих ранних машин были основаны на опубликованных проектах. Остальные развивались независимо.

программное обеспечение

Для программирования первых электронных компьютеров инструкции давались на языке, который они могли легко понять. Это был машинный или двоичный язык.

Любая инструкция на этом языке дается в виде последовательностей 1 и 0. Символ 1 представляет наличие электрического импульса, а 0 представляет отсутствие электрического импульса.

Строка из единиц и нулей, например 11101101, имеет для компьютера определенное значение, даже если она выглядит как двоичное число.

Написание программ на машинном языке было очень громоздким, поэтому этим занимались только специалисты. Все инструкции и данные были отправлены на компьютер в двоичной числовой форме.

Программирование низкого уровня

Эти машины предназначались для операций низкого уровня. Системы могли решать только одну проблему за раз. Не было языка ассемблера и программного обеспечения операционной системы.

Поэтому интерфейс с компьютерами первого поколения был через коммутационные панели и машинный язык. Техники подключили электрические цепи, подключив многочисленные провода к розеткам.

Затем их поместили в специальные перфокарты, и часами ждали своего рода вычислений, в то же время полагая, что ни одна из тысяч электронных ламп не будет повреждена во время этого процесса, чтобы не пришлось повторять эту процедуру снова.

Компьютерная работа выполнялась партиями, поэтому в 1950-х годах операционная система называлась системой пакетной обработки.

Программа, хранящаяся внутри

Первые компьютеры сочетали вычисления с большой скоростью, но только после тщательной настройки программ.

Никто не знает, кто придумал инновационное решение хранения инструкций, которые говорят вам, что делать, в памяти вашего компьютера. Это было рождение программного обеспечения, которое с тех пор используется на всех компьютерах.

Манчестерская экспериментальная машина была первым компьютером, на котором программа запускалась по памяти.

Пятьдесят две минуты было временем, которое этот компьютер использовал для выполнения программы из 17 инструкций. Таким образом, в 1948 году родился компьютер с хранимой программой.

аппаратные средства

Помимо тысяч резисторов и конденсаторов, в компьютерах первого поколения использовалось до 18 000 электронных ламп, а это означало, что вычислительные мощности занимали целые комнаты.

Пустые пробирки

Основным технологическим элементом компьютеров первого поколения были электронные лампы. С 1940 по 1956 год электронные лампы широко использовались в компьютерах, что привело к появлению первого поколения компьютеров.

Эти компьютеры использовали вакуумные лампы для усиления сигналов и переключения. Трубки были сделаны из герметичных стеклянных емкостей размером с лампочку.

Герметичное стекло позволяло току течь по беспроводной сети от нитей к металлическим пластинам.

Электронная лампа была изобретена в 1906 году Ли Де Форестом. Эта технология была необходима в первой половине 20 века, так как использовалась для изготовления телевизоров, радаров, рентгеновских аппаратов и множества других электронных устройств.

Вакуумные лампы запускали и заканчивали цепи включением и выключением при подключении или отключении.

Средства входа и выхода

Вход и выход осуществлялся с помощью перфокарт, магнитных барабанов, пишущих машинок и устройств для считывания перфокарт. Первоначально техники вручную пробивали карты с отверстиями. Позднее это было сделано с помощью компьютеров.

Для печати отчетов использовались электронные пишущие машинки, запрограммированные для записи на бумажную ленту или устройство для чтения перфокарт.

Рекомендуемые компьютеры этого поколения

ENIAC

Первый рабочий электронный компьютер общего назначения, названный ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), был построен между 1943 и 1945 годами. Он использовал 18 000 электронных ламп и 70 000 резисторов.

Это был первый крупный компьютер, работающий с электроникой, без каких-либо механических компонентов.

Его вес составлял 30 тонн. Он был около 30 метров в длину, и для его установки требовалось большое пространство. Он мог подсчитывать со скоростью 1900 сумов в секунду. Он был запрограммирован с помощью проводки, которая была подключена к материнской плате.

Он был в 1000 раз быстрее, чем предыдущие электромеханические компьютеры, хотя при попытке его перепрограммировать был немного медленнее.

Он был спроектирован и построен в инженерной школе Мура при Пенсильванском университете инженерами Джоном Мочли и Преспером Эккертом.

ENIAC использовался для выполнения расчетов, связанных с войной, таких как расчеты, помогающие построить атомную бомбу. Также для прогнозов погоды.

EDSAC

Этот компьютер был разработан в Великобритании. В 1949 году он стал первым неэкспериментальным компьютером с хранимой программой.

Он использовал память ртутных линий задержки, которая обеспечивала память для многих компьютеров первого поколения.

Пилотная модель ACE

Эта машина была построена Аланом Тьюрингом в Великобритании в 1950 году. Хотя она была построена как тестовый компьютер, она проработала в нормальном режиме в течение пяти лет.

UNIVAC

UNIVAC был первым компьютером для коммерческого использования. Источник изображения: Wikimedia.org

UNIVAC (Универсальный автоматический компьютер) был первым компьютером, разработанным для коммерческого, невоенного использования. Выпущено в 1951 году коммерческому заказчику, Бюро переписи населения США, для подсчета населения в целом.

Он мог выполнять в десять раз больше сумм в секунду, чем ENIAC. В текущих ценах UNIVAC был оценен в 4 996 000 долларов.

Позже его использовали для управления платежными ведомостями, записями и даже для прогнозирования результатов президентских выборов 1952 года.

В отличие от 18 000 электронных ламп в ENIAC, UNIVAC I использовал чуть более 5 000 электронных ламп. Он также был вдвое меньше своего предшественника, и было продано почти 50 единиц.

Преимущества и недостатки

преимущество

- Преимущество ламповой технологии в том, что она сделала возможным производство цифровых электронных компьютеров. В те дни вакуумные лампы были единственными электронными устройствами, делавшими возможными вычисления.

- Эти компьютеры были самыми быстрыми вычислительными устройствами своего времени. У них была возможность вычислять данные за миллисекунды.

- Они могли эффективно решать сложные математические задачи.

Недостатки

- Компьютеры были очень большими по размеру. Его вес составлял около 30 тонн. Поэтому они вообще не были портативными.

- В их основе лежали электронные лампы, которые быстро вышли из строя. Компьютер очень быстро перегревался из-за тысяч электронных ламп. Поэтому потребовалась большая система охлаждения. Электронно-излучающий металл легко горел в электронных лампах.

- Они могли хранить небольшой объем информации. Использовались магнитные барабаны, которые давали очень мало данных.

- Они имели ограниченное коммерческое использование, потому что их коммерческое производство было очень дорогим.

- Эффективность работы была низкой. Расчеты проводились на очень низкой скорости.

- Для входа использовались перфокарты.

- У них были очень ограниченные возможности программирования. Можно было использовать только машинный язык.

- Они требовали большого расхода энергии.

- Они были не очень надежными. Требовалось постоянное обслуживание, и они работали очень плохо.

Ссылки

1. Бенджамин Мусунгу (2018). Поколения компьютеров с 1940 г. по настоящее время. Kenyaplex. Взято с: kenyaplex.com.
2. Энциклопедия (2019). Поколения, компьютеры. Взято с сайта encyclopedia.com.
3. История компьютера (2019). Первое поколение. Взято с: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). История развития компьютеров и поколения компьютеров. Взято с: wikieducator.org.
5. Прерана Джайн (2018). Поколения компьютеров. Включите справку. Взято с: includehelp.com.
6. Куллабы (2019). Поколение компьютеров и их особенности. Взято с: kullabs.com.
7. Байт-заметки (2019). Пять поколений компьютеров. Взято с: byte-notes.com.
8. Альфред Амуно (2019). История компьютеров: Классификация поколений компьютеров. Турбо будущее. Взято с сайта turbofuture.com.