ПЪРВО ПОКОЛЕНИЕ КОМПЮТРИ: ИСТОРИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, СОФТУЕР, ХАРДУЕР - ИСТОРИЯ - 2026

В първото поколение компютри е началната фаза, в която са използвани тези електронни машини, по време на периода от 1940 до 1956 компютри използват технология вакуумна тръба за изчисляване както и за целите на съхранение и контрол.

В ранните компютри от първо поколение се използва концепцията за вакуумни тръби. Те бяха направени от стъкло и съдържаха нишка вътре. Еволюцията на компютъра започва от 16 век до начина, по който може да се гледа днес. Въпреки това, днешният компютър също претърпя бърза промяна през последните петдесет години.

ENIAC компютър Източник: Снимка на армията на САЩ (Public Domain) чрез Wikimedia Commons

Този период, по време на който е станала еволюцията на компютъра, може да бъде разделен на няколко различни фази, в зависимост от типа комутационни вериги, известен като компютърни поколения.

Следователно компютърните поколения са различните етапи в развитието на електронните схеми, хардуер, софтуер, езици за програмиране и други технологични разработки.

Първоначална ситуация

Първите електронни компютри са направени през 40-те години на миналия век. Оттогава има редица радикални постижения в електрониката.

Тези компютри бяха толкова огромни, че заеха цели стаи. За да извършват операции, те разчитаха на използването на машинен език, който беше езикът за програмиране с най-ниско ниво, който компютрите разбират, и те можеха да решат само един проблем наведнъж.

Вакуумната тръба беше електронен компонент, който имаше много по-ниска работна ефективност. Така че не може да работи правилно без страхотна охладителна система, за да не се повреди.

Входният носител за компютри от първо поколение се основаваше на перфокарти, а изходът се показваше в разпечатки. На операторите бяха необходими дни и дори седмици, за да уредят окабеляването, за да решат нов проблем.

Произход и история на първото поколение

Компютър Atanasoff-Berry

Математикът и физик Джон Атанасов, търсейки начини за автоматично разрешаване на уравнения, се зае да изясни мислите си през 1937 г., като напише основните характеристики на електронната изчислителна машина.

Тази машина решава уравнения, въпреки че не може да бъде програмирана. Произведен е с подкрепата на Клифърд Бери.

Изчисляването става електронно

Втората световна война действа като акушерка при раждането на съвременния електронен компютър. Военните искания за изчисления, а също и високите военни бюджети стимулираха иновациите.

Първите електронни компютри бяха машини, създадени за конкретни задачи. Настройването им беше тромаво и отнема много време.

Първият електронен компютър, наречен ENIAC, беше разсекретен в края на Втората световна война, което предизвика запитвания от инженери по целия свят как те могат да построят равен или по-добър.

Екипът, който работи в ENIAC, е първият, който разпознава важността на концепцията за съхраняване на програмата в компютъра.

Тези ранни машини обикновено се контролират чрез окабеляване, което е свързано към дънната платка или чрез поредица от адреси, кодирани на хартиена лента.

По този начин, въпреки че тези машини бяха ясно програмируеми, техните програми не се съхраняваха вътре в компютъра.

Джон фон Нойман

Този математик написа доклад, установяващ концептуалната рамка за компютрите със съхранена програма.

Той насърчи IAS (Институт за напреднали изследвания) да не прави само теоретични проучвания, но и че това може да се приложи на практика, като се направи истински компютър.

Мур училище

Това училище отговаря през 1946 г. с поредица от лекции. Участниците научиха за ENIAC, общите техники за изграждане на компютри, както и за новата идея за съхраняване на програми в паметта, която никой още не беше направил.

Един от помощниците, Морис Уилкс, ръководи британския екип, който изгражда EDSAC в Кеймбридж през 1949 година.

От друга страна, Ричард Снайдер ръководеше американския екип, който завърши EDVAC в Moore School.

Съхраненият програмен компютър, разработен от фон Нойман, започва да функционира през 1951 г. IAS предоставя неговия дизайн свободно достъпен. Това разпространи подобни машини по целия свят.

Характеристики на първо поколение компютри

Решете само един проблем наведнъж

Компютрите от първо поколение се определят от факта, че инструкциите за експлоатация са направени специално за изпълнение на задачата, за която се използва компютърът.

Използвана технология

Тези компютри са използвали вакуумни тръби за процесори и магнитни барабани за съхранение на данни, както и електрически комутационни устройства.

Като основна памет е използвана магнитна ядрена памет. Устройствата за въвеждане бяха хартиени ленти или перфорирани карти.

Скорост на обработка

Скоростта на процесора беше изключително ниска. Те са имали бавна, неефективна и ненадеждна обработка поради ниска точност. Могат да се извършват само прости и директни числени изчисления.

цена

Компютрите бяха много скъпи за работа. Компютрите от това поколение бяха много големи по размер, заемайки пространство с размерите на стая.

Освен това те използвали голямо количество електричество, генерирайки много топлина, което често ги карало да се разпадат.

Програмен език

Компютрите от първо поколение получиха инструкции на езика на машината (0 и 1) или чрез електрически сигнали за включване / изключване. Нямаше езици за програмиране.

По-късно е разработен език за сглобяване за използване в компютри от първо поколение.

След като светът видя, че компютърна програма се съхранява вътрешно, предимствата бяха очевидни. Всеки университет, научно-изследователски институт и лаборатория искаха по своему.

Въпреки това нямаше търговски производители на електронни компютри със запазени програми. Ако искаш такъв, трябваше да го изградиш.

Много от тези ранни машини бяха базирани на публикувани дизайни. Други се развиват независимо.

софтуер

За програмиране на първите електронни компютри бяха дадени инструкции на език, който те лесно могат да разберат. Това беше машинен или двоичен език.

Всяка инструкция на този език се дава под формата на поредици от 1 и 0. Символът 1 представлява присъствието на електрически импулс, а 0 представлява липсата на електрически импулс.

Низ от 1 и 0, например 11101101, има специфично значение за компютъра, въпреки че изглежда като двоично число.

Писането на програми на машинен език беше много тромаво, така че се правеше само от експерти. Всички инструкции и данни бяха изпратени на компютъра в двоична цифрова форма.

Програмиране на ниско ниво

Тези машини са били предназначени за операции с ниско ниво. Системите могат да решат само един проблем в даден момент. Нямаше език за сглобяване и софтуер за операционна система.

Следователно интерфейсът с компютрите от първо поколение е бил чрез панели за кръпка и език на машината. Техниците свързват електрически вериги, като свързват множество проводници към изходите.

След това те бяха поставени в конкретни перфокарти и някакво изчисление се чакаше с часове, като също така се доверяваше, че всяка от хилядите вакуумни тръби няма да се повреди по време на този процес, така че да не се налага да преминават отново през тази процедура.

Работата с компютъра се извършваше на партиди, така че през 50-те години операционната система се нарича система за пакетна обработка.

Вътрешно съхранена програма

Първите компютри комбинираха изчисления с голяма скорост, но само след внимателен процес на конфигуриране на програмите.

Никой не знае кой е измислил иновативното решение за съхранение на инструкции, които ви казват какво да правите в паметта на вашия компютър. Това беше раждането на софтуер, използван оттогава от всички компютри.

Експерименталната машина в Манчестър беше първият компютър, който стартира програма от паметта.

Петдесет и две минути беше времето, което този компютър използва за изпълнение на програма с 17 инструкции. Така през 1948 г. се заражда компютърът със съхранени програми.

железария

Освен че разполагат с хиляди резистори и кондензатори, компютри от първо поколение са използвали до над 18 000 вакуумни тръби, което означава, че изчислителните съоръжения покриват цели помещения.

Празни епруветки

Основната част от технологиите за компютри от първо поколение бяха вакуумните тръби. От 1940 до 1956 г. вакуумните тръби са широко използвани в компютрите, което води до първото поколение компютри.

Тези компютри са използвали вакуумни тръби за усилване и превключване на сигнала. Тръбите бяха направени от стъклени съдове, които бяха запечатани, с размер на крушки.

Запечатаното стъкло позволява токът да тече безжично от нишките към металните плочи.

Вакуумната тръба е изобретена през 1906 г. от Лий Де Форест. Тази технология е била от съществено значение през първата половина на 20 век, тъй като е била използвана за направата на телевизори, радари, рентгенови апарати и голямо разнообразие от други електронни устройства.

Вакуумните тръби започнали и завършили вериги чрез включване и изключване, когато са свързани или изключени.

Средства за влизане и излизане

Влизането и излизането става с помощта на перфокарти, магнитни барабани, пишещи машини и четци на перфокарти. Първоначално техниците ръчно пробивали картите с дупки. Това стана по-късно с помощта на компютри.

Електронните пишещи машини, програмирани да пишат на хартиена лента или четец с перфорирани карти, бяха използвани за отпечатване на отчетите.

Представени компютри от това поколение

ENIAC

Първият работещ електронен компютър с общо предназначение, наречен ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), е построен между 1943 и 1945 г. Той използва 18 000 вакуумни тръби и 70 000 резистори.

Това беше първият широкомащабен компютър, работещ по електронен път, без да е спирачен от който и да е механичен компонент.

Теглото му беше 30 тона. Той беше дълъг около 30 метра и изискваше голямо пространство, за да го инсталирате. Той можеше да изчисли със скорост 1900 суми в секунда. Той беше програмиран с окабеляване, което беше включено в дънната платка.

Той беше 1000 пъти по-бърз от предишните електромеханични компютри, въпреки че беше малко бавен, когато се опитваше да го препрограмира.

Той е проектиран и построен в Инженерното училище на Мур в Университета на Пенсилвания от инженери Джон Мохли и Преспър Екерт.

ENIAC е използван за извършване на изчисления, свързани с войната, като например изчисления за подпомагане на изграждането на атомната бомба. Също и за прогнозите за времето.

EDSAC

Този компютър е разработен във Великобритания. Той става първият неекспериментален компютърен програмен компютър през 1949 година.

Той използва памет за живачни линии за забавяне, които предоставиха памет на много компютри от първо поколение.

ACE пилотен модел

Тази машина е завършена от Алън Тюринг във Великобритания през 1950 г. Въпреки че е построена като тестов компютър, тя е била в нормална експлоатация в продължение на пет години.

ЮНИВАК

UNIVAC е първият компютър за търговска употреба. Източник на изображения: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) е първият компютър, предназначен за търговска, невоенска употреба. Издадено през 1951 г. на търговски клиент, Бюрото за преброяване на САЩ, за да се преброят общото население.

Той може да изпълнява десет пъти повече суми в секунда от ENIAC. В настоящите долари UNIVAC беше на цена от 4,996 000 долара.

По-късно се използва за управление на ведомости, записи и дори за прогнозиране на резултатите от президентските избори през 1952 г.

За разлика от 18 000 вакуумни тръби в ENIAC, UNIVAC I използвах само малко над 5000 вакуумни тръби. Той също беше наполовина по-голям от предшественика си, продаваше почти 50 бройки.

Предимства и недостатъци

предимство

- Предимството на технологията на вакуумните тръби е, че направи възможно производството на цифрови електронни компютри. Вакуумните епруветки бяха единствените електронни устройства, налични през онези дни, които направиха възможно изчисляването.

- Тези компютри бяха най-бързите изчислителни устройства на своето време. Те имаха възможност да изчисляват данни в милисекунди.

- Те биха могли да изпълняват сложни математически задачи ефективно.

Недостатъци

- Компютрите бяха с много големи размери. Теглото му беше около 30 тона. Следователно, те изобщо не бяха преносими.

- Те се основаваха на вакуумни тръби, които бързо се повредиха. Компютърът се прегрява много бързо поради хилядите вакуумни тръби. Затова беше необходима голяма система за охлаждане. Електроизлъчващият метал изгаря лесно във вакуумни тръби.

- Те биха могли да съхраняват малко количество информация. Използвани са магнитни барабани, които осигуряват много малко съхранение на данни.

-Имаха ограничена търговска употреба, тъй като търговската им продукция беше много скъпа.

- Ефективността на работата беше ниска. Изчисленията са извършени с много ниска скорост.

- Перфорирани карти бяха използвани за влизане.

- Те имаха много ограничени възможности за програмиране. Може да се използва само машинен език.

- Изискваха голямо количество консумация на енергия.

- Не бяха много надеждни. Изискваше се постоянна поддръжка и те работеха много зле.

Препратки

1. Бенджамин Мусунгу (2018). Поколенията на компютрите от 1940 г. до днес. Kenyaplex. Взета от: kenyaplex.com.
2. Енциклопедия (2019). Поколения, компютри. Взета от: encyclopedia.com.
3. Компютърна история (2019). Първото поколение. Взета от: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). История на компютърното развитие и генериране на компютър. Взета от: wikieducator.org.
5. Прерана Джаин (2018). Поколения компютри. Включете помощ. Взета от: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). Генериране на компютър и техните характеристики. Взета от: kullabs.com.
7. Байт-бележки (2019). Пет поколения компютри. Взета от: byte-notes.com.
8. Алфред Амуно (2019). Компютърна история: Класификация на поколения компютри. Турбо бъдеще. Взета от: turbofuture.com.