KOMPUTERY PIERWSZEJ GENERACJI: HISTORIA, CHARAKTERYSTYKA, OPROGRAMOWANIE, SPRZĘT - HISTORIA - 2026

Pierwszą generację komputerów się w początkowej fazie, w jaki te urządzenia elektroniczne użyto w okresie od 1940 do 1956 komputerów wykorzystywanych technologii próżniowej rury dla celów magazynowania i kontroli zarówno obliczania i.

We wczesnych komputerach pierwszej generacji zastosowano koncepcję lamp próżniowych. Były wykonane ze szkła i zawierały w środku włókno. Ewolucja komputera rozpoczęła się od XVI wieku do sposobu, w jaki można go oglądać dzisiaj. Jednak dzisiejszy komputer również przeszedł gwałtowne zmiany w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat.

Komputer ENIAC Źródło: US Army Photo (domena publiczna) za pośrednictwem Wikimedia Commons

Ten okres, w którym miała miejsce ewolucja komputera, można podzielić na kilka różnych faz, w zależności od rodzaju obwodów przełączających, zwanych generacjami komputerowymi.

Dlatego generacje komputerów to różne etapy ewolucji układów elektronicznych, sprzętu, oprogramowania, języków programowania i innych osiągnięć technologicznych.

Sytuacja wyjściowa

Pierwsze komputery elektroniczne powstały w latach czterdziestych XX w. Od tego czasu w elektronice nastąpił szereg radykalnych postępów.

Te komputery były tak ogromne, że zajmowały całe pokoje. Aby wykonać operacje, polegali na użyciu języka maszynowego, który był językiem programowania najniższego poziomu, jaki rozumiały komputery, i potrafili rozwiązać tylko jeden problem naraz.

Rura próżniowa była elementem elektronicznym, który miał znacznie niższą wydajność pracy. Dlatego nie mógłby działać poprawnie bez świetnego układu chłodzenia, aby nie został uszkodzony.

Nośnik wejściowy dla komputerów pierwszej generacji był oparty na kartach perforowanych, a wynik był wyświetlany w odbitkach. Przygotowanie okablowania w celu rozwiązania nowego problemu zajęło operatorom dni, a nawet tygodnie.

Pochodzenie i historia pierwszego pokolenia

Komputer Atanasoff-Berry

Matematyk i fizyk John Atanasoff, szukając sposobów automatycznego rozwiązywania równań, zaczął wyjaśniać swoje myśli w 1937 roku, zapisując podstawowe cechy elektronicznej maszyny obliczeniowej.

Ta maszyna rozwiązała równania, chociaż nie można jej było zaprogramować. Został wyprodukowany przy wsparciu Clifford Berry.

Komputery stają się elektroniczne

II wojna światowa była położną do narodzin nowoczesnego komputera elektronicznego. Wojskowe zapotrzebowanie na obliczenia, a także wysokie budżety wojenne stymulowały innowacje.

Pierwsze komputery elektroniczne to maszyny zbudowane do określonych zadań. Ich ustawienie było kłopotliwe i czasochłonne.

Pierwszy komputer elektroniczny, o nazwie ENIAC, został odtajniony pod koniec II wojny światowej, co skłoniło inżynierów z całego świata do zapytań, jak mogliby zbudować równy lub lepszy komputer.

Zespół pracujący w ENIAC jako pierwszy uznał znaczenie koncepcji przechowywania programu w komputerze.

Te wczesne maszyny były generalnie sterowane przez okablowanie podłączone do płyty głównej lub przez szereg adresów zakodowanych na taśmie papierowej.

Tak więc, chociaż te maszyny były wyraźnie programowalne, ich programy nie były przechowywane wewnętrznie w komputerze.

John von Neumann

Ten matematyk napisał raport ustanawiający ramy koncepcyjne dla komputerów z zapisanymi programami.

Zachęcał IAS (Institute for Advanced Study), aby nie zajmował się tylko badaniami teoretycznymi, ale aby można je było zastosować w praktyce, wykonując prawdziwy komputer.

Szkoła Moore

Ta szkoła odpowiedziała w 1946 r. Serią wykładów. Uczestnicy zapoznali się z ENIAC, ogólnymi technikami budowania komputerów, a także nowym pomysłem przechowywania programów w pamięci, czego jeszcze nikt nie zrobił.

Jeden z asystentów, Maurice Wilkes, kierował brytyjskim zespołem, który zbudował EDSAC w Cambridge w 1949 roku.

Z drugiej strony Richard Snyder kierował amerykańskim zespołem, który ukończył EDVAC w Moore School.

Komputer z przechowywanym programem opracowany przez von Neumanna zaczął działać w 1951 r. Służba Audytu Wewnętrznego udostępniła jego projekt bezpłatnie. To rozpowszechniło podobne maszyny na całym świecie.

Charakterystyka komputerów pierwszej generacji

Rozwiązuj tylko jeden problem naraz

Komputery pierwszej generacji zostały zdefiniowane przez fakt, że instrukcje obsługi zostały stworzone specjalnie w celu wykonania zadania, do którego komputer miał być używany.

Zastosowana technologia

Komputery te wykorzystywały lampy próżniowe do obwodów procesora i bębny magnetyczne do przechowywania danych, a także elektryczne urządzenia przełączające.

Jako pamięć główną zastosowano pamięć z rdzeniem magnetycznym. Urządzeniami wejściowymi były taśmy papierowe lub karty dziurkowane.

Szybkość przetwarzania

Prędkości procesora były bardzo niskie. Przetwarzanie było powolne, nieefektywne i zawodne z powodu niskiej precyzji. Można było wykonać tylko proste i bezpośrednie obliczenia numeryczne.

koszt

Komputery były bardzo drogie w eksploatacji. Komputery tej generacji były bardzo duże i zajmowały przestrzeń wielkości pomieszczenia.

Ponadto zużywały dużą ilość energii elektrycznej, generując dużo ciepła, co często powodowało ich awarie.

Język programowania

Komputery pierwszej generacji otrzymywały instrukcje w języku maszynowym (0 i 1) lub za pomocą elektrycznych sygnałów włączania / wyłączania. Nie było języków programowania.

Później język asemblera został opracowany do użytku w komputerach pierwszej generacji.

Kiedy świat zobaczył, że program komputerowy był przechowywany wewnętrznie, korzyści były oczywiste. Każdy uniwersytet, instytut badawczy i laboratorium chciał mieć własne.

Jednak nie było żadnych komercyjnych producentów komputerów elektronicznych z programami przechowywanymi. Jeśli chciałeś, musiałeś go zbudować.

Wiele z tych wczesnych maszyn było opartych na opublikowanych projektach. Inni rozwijali się niezależnie.

oprogramowanie

Aby zaprogramować pierwsze komputery elektroniczne, wydawano instrukcje w języku, który mogli łatwo zrozumieć. To był język maszynowy lub binarny.

Wszelkie instrukcje w tym języku są podawane w postaci sekwencji 1 i 0. Symbol 1 oznacza obecność impulsu elektrycznego, a 0 oznacza brak impulsu elektrycznego.

Ciąg jedynek i zer, na przykład 11101101, ma określone znaczenie dla komputera, mimo że wygląda jak liczba binarna.

Pisanie programów w języku maszynowym było bardzo uciążliwe, więc robili to tylko eksperci. Wszystkie instrukcje i dane były przesyłane do komputera w binarnej postaci liczbowej.

Programowanie niskiego poziomu

Maszyny te były przeznaczone do operacji na niskim poziomie. Systemy mogły rozwiązać tylko jeden problem naraz. Nie było języka asemblera ani oprogramowania systemu operacyjnego.

Dlatego interfejs z komputerami pierwszej generacji był oparty na panelach krosowych i języku maszynowym. Technicy okablowali obwody elektryczne, podłączając wiele przewodów do gniazdek.

Następnie umieszczano je w określonych kartach dziurkowanych i czekano godzinami na jakieś obliczenia, ufając jednocześnie, że żadna z tysięcy lamp próżniowych nie zostanie uszkodzona podczas tego procesu, więc nie będą musieli ponownie przechodzić przez tę procedurę.

Praca komputerowa była wykonywana partiami, więc w latach pięćdziesiątych system operacyjny nazywano systemem przetwarzania wsadowego.

Program przechowywany wewnętrznie

Pierwsze komputery z dużą szybkością łączyły obliczenia, ale dopiero po starannym procesie konfiguracji programów.

Nikt nie wie, kto wymyślił innowacyjne rozwiązanie przechowywania instrukcji, które mówią, co należy zrobić w pamięci komputera. To były narodziny oprogramowania używanego od tego czasu przez wszystkie komputery.

Eksperymentalna maszyna Manchester była pierwszym komputerem, który uruchamiał program z pamięci.

Pięćdziesiąt dwie minuty to czas, którego komputer użył do wykonania 17-instrukcji. W ten sposób w 1948 roku narodził się komputer z zapisanym programem.

Sprzęt komputerowy

Oprócz tysięcy rezystorów i kondensatorów, komputery pierwszej generacji wykorzystywały nawet ponad 18 000 lamp próżniowych, co oznaczało, że obiekty obliczeniowe obejmowały całe pomieszczenia.

Puste probówki

Głównym elementem technologii komputerów pierwszej generacji były lampy próżniowe. Od 1940 do 1956 roku lampy próżniowe były szeroko stosowane w komputerach, co zaowocowało pierwszą generacją komputerów.

Komputery te wykorzystywały lampy próżniowe do wzmacniania sygnału i przełączania. Rurki były wykonane ze szklanych pojemników, które były uszczelnione, wielkości żarówek.

Uszczelnione szkło pozwoliło na bezprzewodowy przepływ prądu z włókien do metalowych płytek.

Rura próżniowa została wynaleziona w 1906 roku przez Lee De Foresta. Ta technologia była niezbędna w pierwszej połowie XX wieku, ponieważ była używana do produkcji telewizorów, radarów, aparatów rentgenowskich i wielu innych urządzeń elektronicznych.

Lampy próżniowe uruchamiały i kończyły obwody, włączając i wyłączając się po podłączeniu lub odłączeniu.

Środki wjazdu i wyjazdu

Wejście i wyjście odbywało się za pomocą kart perforowanych, bębnów magnetycznych, maszyn do pisania i czytników kart perforowanych. Początkowo technicy ręcznie wybijali karty dziurkami. Dokonano tego później za pomocą komputerów.

Do drukowania raportów wykorzystano elektroniczne maszyny do pisania, zaprogramowane do pisania na taśmie papierowej lub czytnik kart perforowanych.

Polecane komputery tej generacji

ENIAC

Pierwszy komputer elektroniczny ogólnego przeznaczenia, zwany ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), został zbudowany w latach 1943-1945. Używał 18 000 lamp próżniowych i 70 000 rezystorów.

Był to pierwszy komputer o dużej skali, który działał elektronicznie, bez hamowania przez żaden element mechaniczny.

Jego waga wynosiła 30 ton. Miał około 30 metrów długości i wymagał dużej przestrzeni, aby go zainstalować. Potrafił obliczyć w tempie 1900 sum na sekundę. Został zaprogramowany za pomocą okablowania podłączonego do płyty głównej.

Był 1000 razy szybszy niż poprzednie komputery elektromechaniczne, chociaż był nieco powolny podczas próby przeprogramowania.

Został zaprojektowany i zbudowany w Moore School of Engineering na University of Pennsylvania przez inżynierów Johna Mauchly'ego i Prespera Eckerta.

ENIAC był używany do wykonywania obliczeń wojennych, takich jak obliczenia pomocne przy budowie bomby atomowej. Również do prognoz pogody.

EDSAC

Ten komputer został opracowany w Wielkiej Brytanii. Stał się pierwszym nieeksperymentalnym komputerem z programami przechowywanymi w 1949 roku.

Używał pamięci linii opóźniających rtęci, które zapewniały pamięć wielu komputerom pierwszej generacji.

Model pilota ACE

Maszyna ta została ukończona przez Alana Turinga w Wielkiej Brytanii w 1950 roku. Chociaż została zbudowana jako komputer testowy, przez pięć lat była w normalnej eksploatacji.

UNIVAC

UNIVAC był pierwszym komputerem do użytku komercyjnego. Źródło obrazu: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) był pierwszym komputerem przeznaczonym do użytku komercyjnego, niemilitarnego. Wydany w 1951 r. Dla klienta komercyjnego, Biura Spisu Ludności Stanów Zjednoczonych, w celu obliczenia ogólnej populacji.

Mógłby wykonać dziesięć razy więcej sum na sekundę niż ENIAC. W obecnych dolarach UNIVAC został wyceniony na 4 996 000 USD.

Później był używany do zarządzania listami płac, rejestrami, a nawet do przewidywania wyników wyborów prezydenckich w 1952 roku.

W przeciwieństwie do 18 000 lamp próżniowych w ENIAC, UNIVAC I użyłem tylko nieco ponad 5000 lamp. Był również o połowę mniejszy od swojego poprzednika, sprzedając prawie 50 sztuk.

Zalety i wady

Korzyść

- Zaletą technologii lamp próżniowych jest to, że umożliwiła ona produkcję cyfrowych komputerów elektronicznych. Lampy próżniowe były jedynymi dostępnymi w tamtych czasach urządzeniami elektronicznymi, które umożliwiały obliczenia.

- Te komputery były najszybszymi urządzeniami obliczeniowymi swoich czasów. Mieli możliwość obliczania danych w milisekundach.

- Potrafili skutecznie wykonywać złożone zadania matematyczne.

Niedogodności

- Komputery były bardzo duże. Jego waga wynosiła około 30 ton. Dlatego w ogóle nie były przenośne.

- Bazowały na lampach próżniowych, które szybko ulegały zniszczeniu. Komputer bardzo szybko się przegrzewał z powodu tysięcy lamp próżniowych. Dlatego potrzebny był duży układ chłodzenia. Metal emitujący elektrony łatwo spalał się w lampach próżniowych.

- Mogliby przechowywać niewielką ilość informacji. Zastosowano bębny magnetyczne, które zapewniały bardzo mało danych.

- Miały ograniczone zastosowanie komercyjne, ponieważ ich komercyjna produkcja była bardzo droga.

- Wydajność pracy była niska. Obliczenia przeprowadzono przy bardzo małej prędkości.

- Do wejścia użyto kart dziurkowanych.

- Mieli bardzo ograniczone możliwości programistyczne. Można używać tylko języka maszynowego.

- Wymagały dużego zużycia energii.

- Nie byli zbyt wiarygodni. Wymagana była stała konserwacja, a działały bardzo słabo.

Bibliografia

1. Benjamin Musungu (2018). Generacje komputerów od 1940 do chwili obecnej. Kenyaplex. Zaczerpnięte z: kenyaplex.com.
2. Encyklopedia (2019). Pokolenia, komputery. Zaczerpnięte z: encyclopedia.com.
3. Historia komputerów (2019). Pierwsza generacja. Zaczerpnięte z: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). Historia rozwoju komputerów i generacji komputerów. Zaczerpnięte z: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Generacje komputerów. Dołącz pomoc. Zaczerpnięte z: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). Generacja komputera i ich funkcje. Zaczerpnięte z: kullabs.com.
7. Byte-Notes (2019). Pięć generacji komputerów. Zaczerpnięte z: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). Historia komputerów: Klasyfikacja generacji komputerów. Turbo Future. Zaczerpnięte z: turbofuture.com.