КОМП'ЮТЕРИ ПЕРШОГО ПОКОЛІННЯ: ІСТОРІЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ, АПАРАТНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ - ІСТОРІЯ - 2025

Перше покоління комп'ютерів було початкова фаза , в якій були використані ці електронні машини, в період з 1940 по 1956 рік комп'ютери , використовувані технології вакуумної трубки як для розрахунку і зберігання і контрольних цілях.

У комп’ютерах раннього покоління застосовувалося поняття вакуумних труб. Вони були зроблені зі скла і всередині містили нитку. Еволюція комп’ютера почалася з 16 століття до того, як його можна розглядати сьогодні. Однак сучасний комп'ютер також зазнав швидких змін за останні п’ятдесят років.

ENIAC комп’ютер Джерело: Фотографія армії США (загальнодоступний домен) через Wikimedia Commons

Цей період, протягом якого відбувалася еволюція комп’ютера, можна розділити на кілька різних фаз, залежно від типу схем комутації, відомих як покоління комп'ютерів.

Отже, комп'ютерні покоління проходять різні етапи еволюції електронних схем, апаратних засобів, програмного забезпечення, мов програмування та інших технологічних розробок.

Початкова ситуація

Перші електронні комп’ютери були зроблені в 1940-х рр. З тих пір відбувся ряд кардинальних досягнень в електроніці.

Ці комп’ютери були настільки величезні, що вони займали цілі кімнати. Для виконання операцій вони покладалися на використання машинної мови, яка була найнижчим рівнем мови програмування, яку розуміли комп'ютери, і вони могли вирішувати лише одну проблему за один раз.

Вакуумна трубка була електронним компонентом, що мав значно нижчу ефективність роботи. Тому він не міг нормально функціонувати без чудової системи охолодження, щоб не пошкодитися.

Середовище введення для комп'ютерів першого покоління базувалося на перфокартах, а вихід відображався у відбитках. Потрібно було дні та навіть тижні операторів, щоб влаштувати електропроводку для вирішення нової проблеми.

Походження та історія першого покоління

Комп'ютер Атанасоффа-Беррі

Математик і фізик Джон Атанасов, шукаючи шляхи автоматичного розв’язання рівнянь, почав з'ясовувати свої думки в 1937 р., Записуючи основні характеристики електронної обчислювальної машини.

Ця машина вирішила рівняння, хоча програмувати її неможливо. Він був виготовлений за підтримки Кліффорда Беррі.

Обчислення виходять електронними

Друга світова війна виступала акушеркою до народження сучасного електронного комп’ютера. Військові вимоги до розрахунків, а також високі військові бюджети стимулювали інновації.

Першими електронними комп’ютерами були машини, побудовані для конкретних завдань. Налаштування їх було громіздким і трудомістким.

Перший електронний комп'ютер під назвою ENIAC був розсекречений в кінці Другої світової війни, що спонукало запити інженерів у всьому світі про те, як вони могли побудувати рівну чи кращу.

Команда, яка працювала в ENIAC, першою визнала важливість концепції зберігання програми всередині комп'ютера.

Ці ранні машини, як правило, контролювалися за допомогою електропроводки, яка була підключена до материнської плати, або через ряд адрес, закодованих на паперовій стрічці.

Таким чином, хоча ці машини були чітко програмовані, їхні програми не зберігалися всередині комп'ютера.

Джон фон Нойман

Цей математик написав звіт, що встановлює концептуальні рамки для комп'ютерів із збереженою програмою.

Він закликав IAS (Інститут підвищення кваліфікації) не займатися лише теоретичними дослідженнями, а щоб це можна було застосувати на практиці, створивши справжній комп'ютер.

Мурська школа

Ця школа відгукнулася у 1946 р. Серією лекцій. Присутні дізналися про ENIAC, загальні методи побудови комп'ютерів, а також про нову ідею зберігання програм у пам'яті, чого ще ніхто не робив.

Один з помічників Моріс Вілкс очолив британську команду, яка збудувала EDSAC у Кембриджі в 1949 році.

З іншого боку, Річард Снайдер очолив американську команду, яка закінчила EDVAC у школі Мура.

Збережений програмний комп'ютер, розроблений фон Нойманом, почав функціонувати в 1951 році. IAS зробив його дизайн вільним доступом. Це поширило подібні машини по всьому світу.

Характеристика комп'ютерів першого покоління

Вирішіть лише одну проблему за один раз

Комп'ютери першого покоління визначалися тим, що інструкції з експлуатації були зроблені спеціально для виконання завдання, для якого комп'ютер повинен був використовуватися.

Використовувана технологія

Ці комп'ютери використовували вакуумні трубки для мікросхем ЦП та магнітних барабанів для зберігання даних, а також електричні комутаційні пристрої.

В якості основної пам'яті використовувалася магнітна ядерна пам'ять. Пристроями введення були паперові стрічки або перфокарти.

Швидкість обробки

Швидкість процесора була надзвичайно низькою. Вони мали повільну, неефективну та ненадійну обробку через низьку точність. Можна було виконати лише прості та прямі числові обчислення.

вартість

Комп'ютери були дуже дорогими для запуску. Комп'ютери цього покоління мали дуже великі розміри, займаючи місця розміром із приміщення.

Крім того, вони використовували велику кількість електроенергії, генеруючи багато тепла, що часто змушувало їх руйнуватися.

Мова програмування

Комп'ютери першого покоління отримували інструкції машинною мовою (0 і 1) або за допомогою електричних сигналів увімкнення / вимкнення. Мов програмування не було.

Пізніше мова монтажу була розроблена для використання в комп'ютерах першого покоління.

Як тільки світ побачив, що комп'ютерна програма зберігається всередині, переваги були очевидні. Кожен університет, науково-дослідний інститут та лабораторія хотіли свого.

Однак не було комерційних виробників електронних комп’ютерів із збереженими програмами. Якщо ви хотіли одного, вам довелося його будувати.

Багато з цих ранніх машин були засновані на опублікованих проектах. Інші розвивалися самостійно.

програмне забезпечення

Для програмування перших електронних комп’ютерів були дані інструкції мовою, яку вони могли легко зрозуміти. Це була машинна чи двійкова мова.

Будь-яка інструкція цією мовою подається у вигляді послідовностей 1 і 0. Символ 1 являє собою наявність електричного імпульсу, а 0 - відсутність електричного імпульсу.

Рядок 1 і 0, наприклад 11101101, має специфічне значення для комп'ютера, навіть незважаючи на те, що це двійкове число.

Написання програм машинною мовою було дуже громіздким, тому це робили лише експерти. Всі вказівки та дані були надіслані на комп’ютер у двійковій числовій формі.

Програмування низького рівня

Ці машини були призначені для низькорівневих операцій. Одночасно системи могли вирішувати лише одну проблему. Не було мови складання та програмного забезпечення операційної системи.

Тому інтерфейс з комп’ютерами першого покоління здійснювався через патч-панелі та машинну мову. Техніки підключили електричні схеми, підключивши численні дроти до розеток.

Потім їх помістили в конкретні перфокарти, і якийсь розрахунок чекали годинами, довіряючи також, що кожна з тисяч вакуумних труб не буде пошкоджена під час цього процесу, щоб не довелося повторювати цю процедуру ще раз.

Робота за комп’ютером проводилася партіями, тому в 50-х роках операційну систему називали системою пакетної обробки.

Внутрішньо збережена програма

Перші комп'ютери поєднували обчислення з великою швидкістю, але лише після ретельного процесу налаштування програм.

Ніхто не знає, хто придумав інноваційне рішення зберігання інструкцій, які розповідають, що робити в пам'яті комп'ютера. Це було народження програмного забезпечення, яке використовувалося з тих пір усіма комп'ютерами.

Манчестерська експериментальна машина була першим комп’ютером, який запустив програму з пам'яті.

П'ятдесят дві хвилини - це час, який цей комп'ютер використовував для виконання програми з 17 інструкціями. Так, у 1948 році народився комп'ютер із збереженою програмою.

Апаратне обладнання

На додаток до тисяч резисторів та конденсаторів, комп'ютери першого покоління використовували до 18 000 вакуумних труб, що означало, що обчислювальні засоби охоплювали цілі приміщення.

Порожні трубочки

Основним елементом технології для комп'ютерів першого покоління були вакуумні трубки. З 1940 по 1956 рік вакуумні трубки широко використовувались у комп’ютерах, в результаті чого з'явилися комп'ютери першого покоління.

Ці комп'ютери використовували вакуумні трубки для посилення сигналу та комутації. Трубки виготовлялися зі скляних посудин, які були герметичні, розміром з лампочки.

Герметичне скло дозволяло безперервно текти струму від ниток до металевих пластин.

Вакуумну трубку винайшов у 1906 році Лі Де Форест. Ця технологія була важливою протягом першої половини 20 століття, оскільки її використовували для виготовлення телевізорів, радарів, рентгенівських апаратів та широкого спектру інших електронних пристроїв.

Вакуумні трубки починали і закінчували ланцюги, включаючи та вимикаючи їх при підключенні чи відключенні.

Засоби в'їзду та виїзду

Вхід та вихід здійснювались за допомогою перфокарт, магнітних барабанів, друкарських машинок та зчитувачів перфокарт. Спочатку технічні працівники вручну пробивали картки дірками. Це було зроблено пізніше за допомогою комп’ютерів.

Для друку звітів використовувались електронні друкарські машинки, запрограмовані для запису на паперову стрічку або зчитувач перфокарт.

Рекомендовані комп'ютери цього покоління

ENIAC

Перший електронний комп'ютер загального призначення під назвою ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) був побудований між 1943 і 1945 роками. Він використовував 18 000 вакуумних труб і 70 000 резисторів.

Це був перший масштабний комп'ютер, який працював в електронному вигляді, не гальмуючи жодних механічних компонентів.

Його вага становила 30 тонн. Це було близько 30 метрів і вимагало великого простору для його встановлення. Він міг обчислити зі швидкістю 1900 сум в секунду. Він був запрограмований за допомогою електропроводки, яка була підключена до материнської плати.

Це було в 1000 разів швидше, ніж попередні електромеханічні комп’ютери, хоча воно було трохи повільним при спробі його перепрограмувати.

Він був спроектований і побудований в Інженерній школі Мура в Пенсільванському університеті інженерами Джона Мохлі та Преспером Еккертом.

ENIAC використовувався для виконання пов'язаних з війною обчислень, таких як розрахунки для сприяння будівництву атомної бомби. Також для прогнозів погоди.

EDSAC

Цей комп'ютер був розроблений у Великобританії. Він став першим неекспериментальним зберіганим програмним комп'ютером у 1949 році.

Він використовував пам'ять про ртутні лінії затримки, які забезпечували пам'ять багатьом комп'ютерам першого покоління.

Пілотна модель ACE

Цю машину було завершено Аланом Тьюрінгом у Великобританії в 1950 році. Хоча вона була побудована як тестовий комп'ютер, вона нормально працювала протягом п'яти років.

UNIVAC

UNIVAC був першим комп'ютером для комерційного використання. Джерело зображення: Wikimedia.org

UNIVAC (Універсальний автоматичний комп'ютер) був першим комп’ютером, призначеним для комерційного, невійськового використання. Випущений у 1951 році комерційним замовником, Бюро перепису населення Сполучених Штатів для підрахунку загальної кількості населення.

Він може виконати в десять разів більше сум за секунду, ніж ENIAC. У нинішніх доларах UNIVAC був оцінений у $ 4,996,000.

Пізніше він використовувався для управління заробітною платою, обліку та навіть для прогнозування результатів президентських виборів 1952 року.

На відміну від 18 000 вакуумних труб у ENIAC, UNIVAC I використовував лише трохи більше 5000 вакуумних пробірок. Це також було вдвічі менше, ніж його попередник, продаючи майже 50 одиниць.

Переваги і недоліки

Перевага

- Перевага технології вакуумних труб у тому, що вона зробила можливим виготовлення цифрових електронних комп'ютерів. Вакуумні пробірки були єдиними електронними пристроями, доступними в ті часи, які зробили можливим обчислення.

- Ці комп’ютери були найшвидшими обчислювальними пристроями свого часу. Вони мали можливість обчислювати дані в мілісекундах.

- Вони могли ефективно виконувати складні математичні задачі.

Недоліки

- Комп'ютери були дуже великі за розмірами. Його вага становила близько 30 тонн. Тому вони взагалі не були портативними.

- Вони базувалися на вакуумних трубах, які швидко пошкоджувалися. Комп'ютер перегрівався дуже швидко через тисячі вакуумних трубок. Тому потрібна була велика система охолодження. Електропромінюючий метал легко спалюється у вакуумних трубах.

- Вони могли зберігати невелику кількість інформації. Були використані магнітні барабани, які забезпечували дуже мало зберігання даних.

- Вони мали обмежене комерційне використання, оскільки їх комерційне виробництво було дуже дорогим.

- Ефективність роботи була низькою. Розрахунки проводилися з дуже низькою швидкістю.

- Перфоровані картки використовувались для входу.

- Вони мали дуже обмежені можливості програмування. Можна використовувати лише машинну мову.

- Вони вимагали великої кількості споживання електроенергії.

- Вони були не дуже надійними. Потрібне було постійне обслуговування, і вони працювали дуже погано.

Список літератури

1. Бенджамін Мусунгу (2018). Покоління комп'ютерів з 1940 року по теперішній час. Кеніяплекс. Взято з: kenyaplex.com.
2. Енциклопедія (2019). Покоління, комп’ютери. Взято з: encyclopedia.com.
3. Історія комп’ютерів (2019). Перше покоління. Взято з: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). Історія розвитку комп'ютерів та покоління комп'ютерів. Взято з: wikieducator.org.
5. Прерана Джайн (2018). Покоління комп'ютерів. Включіть довідку. Взято з: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). Покоління комп’ютера та їх особливості. Взято з: kullabs.com.
7. Байт-примітки (2019). П’ять поколінь комп'ютерів. Взято з: byte-notes.com.
8. Альфред Амуно (2019). Історія комп'ютерів: Класифікація поколінь комп'ютерів. Турбо майбутнє. Взято з: turbofuture.com.