ENSIMMÄISEN SUKUPOLVEN TIETOKONEET: HISTORIA, OMINAISUUDET, OHJELMISTOT, LAITTEISTOT - HISTORIA - 2026

Ensimmäisen sukupolven tietokoneiden oli ensimmäinen vaihe, jossa nämä elektronisten laitteiden käytettiin, vuosina 1940 ja 1956. Tietokone käyttää imuputki tekniikka sekä laskenta- ja varastointi ja valvontaa varten.

Ensimmäisen sukupolven varhaisissa tietokoneissa käytettiin tyhjiöputkien käsitettä. Ne tehtiin lasista ja sisälsivät hehkulangan. Tietokoneen kehitys alkoi 16. vuosisadalta siihen tapaan kuin sitä voidaan tarkastella nykyään. Nykypäivän tietokone on kuitenkin muuttunut nopeasti myös viimeisen 50 vuoden aikana.

ENIAC-tietokone Lähde: Yhdysvaltain armeijan valokuva (Public Domain) Wikimedia Commonsin kautta

Tämä ajanjakso, jonka aikana tietokone kehittyi, voidaan jakaa useisiin eri vaiheisiin riippuen kytkentäpiirien tyypistä, jotka tunnetaan tietokone sukupolvina.

Siksi tietokone sukupolvet ovat erilaisia ​​vaiheita elektronisten piirien, laitteistojen, ohjelmistojen, ohjelmointikielten ja muun teknisen kehityksen kehityksessä.

Alkuperäinen tilanne

Ensimmäiset elektroniset tietokoneet valmistettiin 1940-luvulla, ja elektroniikka on siitä lähtien edistynyt radikaalisti.

Nämä tietokoneet olivat niin valtavia, että ne vievät kokonaiset huoneet. Toimenpiteiden suorittamisessa he luottivat konekielen käyttöön, joka oli tietokoneiden ymmärtämän alimman tason ohjelmointikieli, ja he pystyivät ratkaisemaan vain yhden ongelman kerrallaan.

Tyhjiöputki oli elektroninen komponentti, jolla oli paljon alhaisempi työteho. Siksi se ei voisi toimia kunnolla ilman suurta jäähdytysjärjestelmää, jotta se ei vaurioidu.

Ensimmäisen sukupolven tietokoneiden syöttöväline pohjautui reikäkortteihin, ja lähtö näkyi tulosteissa. Johdotuksen järjestäminen uuden ongelman ratkaisemiseksi kesti operaattoreilta päiviä ja jopa viikkoja.

Ensimmäisen sukupolven alkuperä ja historia

Atanasoff-Berry-tietokone

Matemaatikko ja fyysikko John Atanasoff, etsien tapoja ratkaista yhtälöt automaattisesti, ryhtyi selventämään ajatuksiaan vuonna 1937 kirjoittamalla elektronisen tietokoneen perusominaisuudet.

Tämä kone ratkaisi yhtälöt, vaikka sitä ei voitu ohjelmoida. Se on tuotettu Clifford Berryn tuella.

Laskenta menee sähköisesti

Toinen maailmansota toimi kätilönä nykyaikaisen elektronisen tietokoneen syntyessä. Sotilaalliset vaatimukset laskelmille ja myös korkeat sodan budjetit stimuloivat innovaatioita.

Ensimmäiset elektroniset tietokoneet olivat koneita, jotka on rakennettu erityisiä tehtäviä varten. Niiden asettaminen oli vaivalloista ja aikaa vievää.

Ensimmäinen elektroninen tietokone, nimeltään ENIAC, poistettiin toisen maailmansodan lopussa, jolloin insinöörit kysyivät ympäri maailmaa, kuinka he voisivat rakentaa vastaavan tai paremman.

ENIAC: ssä työskennellyt ryhmä tunnusti ensimmäisenä ohjelman pitämisen tietokoneen sisälle käsitteen merkityksen.

Näitä varhaisia ​​koneita ohjataan yleensä emolevyyn kytketyllä johdotuksella tai paperinauhalle koodatulla osoitesarjalla.

Näin ollen, vaikka nämä koneet olivat selvästi ohjelmoitavissa, niiden ohjelmia ei tallennettu tietokoneen sisäisesti.

John von Neumann

Tämä matemaatikko kirjoitti raportin, jossa vahvistettiin tallennettujen ohjelmatietokoneiden käsitteelliset puitteet.

Hän rohkaisi IAS: tä (Institute for Advanced Study) olemaan tekemättä vain teoreettisia opintoja, mutta että se voitaisiin toteuttaa käytännössä tekemällä todellinen tietokone.

Mooren koulu

Tämä koulu vastasi vuonna 1946 luentosarjalla. Osallistujat oppivat ENIAC: stä, tietokoneiden rakentamisen yleisistä tekniikoista ja myös uudesta ideasta ohjelmien tallentamiseksi muistiin, jota kukaan ei ollut vielä tehnyt.

Yksi avustajista, Maurice Wilkes, johti brittiläistä ryhmää, joka rakensi EDSAC: n Cambridgeen vuonna 1949.

Toisaalta Richard Snyder johti amerikkalaista joukkuetta, joka suoritti EDVAC: n Mooren koulussa.

Von Neumannin kehittämä tallennettu ohjelmatietokone otettiin käyttöön vuonna 1951. IAS antoi suunnittelunsa vapaasti saataville. Tämä levisi samanlaisia ​​koneita ympäri maailmaa.

Ensimmäisen sukupolven tietokoneiden ominaisuudet

Ratkaise vain yksi ongelma kerrallaan

Ensimmäisen sukupolven tietokoneet määriteltiin sillä, että käyttöohjeet tehtiin nimenomaan suorittamaan tehtävä, jota varten tietokonetta oli tarkoitus käyttää.

Käytetty tekniikka

Nämä tietokoneet käyttivät tyhjiöputkia CPU-piireihin ja magneettisia rumpuja tietojen tallennukseen, samoin kuin sähköisiä kytkentälaitteita.

Päämuistina käytettiin magneettista ydinmuistia. Syöttölaitteet olivat paperinauhoja tai rei'itettyjä kortteja.

Käsittelynopeus

Suorittimen nopeudet olivat erittäin alhaiset. Niiden käsittely oli hidasta, tehotonta ja epäluotettavaa alhaisen tarkkuuden vuoksi. Vain yksinkertaiset ja suorat numeeriset laskelmat voitiin suorittaa.

kustannus

Tietokoneiden käyttö oli erittäin kallista. Tämän sukupolven tietokoneet olivat erittäin suuria, ottaen huoneen tilaa.

Lisäksi he käyttivät suurta määrää sähköä, tuottaen paljon lämpöä, mikä usein aiheutti heidän hajoamisen.

Ohjelmointikieli

Ensimmäisen sukupolven tietokoneet saivat ohjeita konekielellä (0 ja 1) tai sähköisten on / off-signaalien kautta. Ohjelmointikieliä ei ollut.

Myöhemmin kokoonpanokieli kehitettiin käytettäväksi ensimmäisen sukupolven tietokoneissa.

Kun maailma näki, että tietokoneohjelma oli varastoitu sisäisesti, edut olivat ilmeisiä. Jokainen yliopisto, tutkimuslaitos ja laboratorio halusi oman.

Kuitenkaan ei ollut kaupallisia elektronisten tietokoneiden valmistajia, joilla olisi tallennettuja ohjelmia. Jos halusit yhden, sinun piti rakentaa se.

Monet näistä varhaisista koneista perustuivat julkaistuihin malleihin. Toiset kehittyivät itsenäisesti.

ohjelmisto

Ensimmäisten elektronisten tietokoneiden ohjelmointiin annettiin ohjeet helposti ymmärrettävällä kielellä. Se oli kone- tai binaarikieli.

Kaikki tällä kielellä annettavat ohjeet annetaan sekvenssien 1 ja 0 muodossa. Symboli 1 edustaa sähköisen pulssin läsnäoloa ja 0 tarkoittaa sähköisen pulssin puuttumista.

1- ja 0-merkkijonolla, kuten 11101101, on erityinen merkitys tietokoneelle, vaikka se näyttääkin binääriluvulta.

Ohjelmien kirjoittaminen konekielellä oli erittäin vaivalloista, joten vain asiantuntijat tekivät sen. Kaikki ohjeet ja tiedot lähetettiin tietokoneelle binaarilukuisena.

Matalan tason ohjelmointi

Nämä koneet oli tarkoitettu matalan tason toimintoihin. Järjestelmät pystyivät ratkaisemaan vain yhden ongelman kerrallaan. Kokoonpanokieltä ja käyttöjärjestelmän ohjelmistoja ei ollut.

Siksi käyttöliittymä ensimmäisen sukupolven tietokoneiden kanssa tapahtui korjaustiedostojen ja konekielen kautta. Teknikot johtivat sähköpiirit kytkemällä lukuisia johtoja pistorasioihin.

Sitten ne laitettiin erityisiin reikäkortteihin ja jonkinlaista laskelmaa odotettiin tuntikausia luottaen samalla siihen, että jokainen tuhansista tyhjiöputkista ei vaurioidu tämän prosessin aikana, joten heidän ei tarvitse käydä tätä menettelyä uudelleen.

Tietokonetöitä tehtiin erissä, joten 1950-luvulla käyttöjärjestelmää kutsuttiin eräkäsittelyjärjestelmäksi.

Sisäisesti tallennettu ohjelma

Ensimmäiset tietokoneet yhdistivät laskutoimitukset suurella nopeudella, mutta vasta huolellisen ohjelmointiprosessin jälkeen.

Kukaan ei tiedä, kuka on keksinyt innovatiivisen ratkaisun tallentaa ohjeita, jotka kertovat sille, mitä tehdä tietokoneen muistiin. Se oli ohjelmiston synty, jota kaikki tietokoneet ovat sittemmin käyttäneet.

Manchesterin kokeellinen kone oli ensimmäinen tietokone, joka avasi ohjelman muistista.

Viisikymmentäkaksi minuuttia oli aika, jonka tämä tietokone käytti 17-ohjeisen ohjelman suorittamiseen. Niinpä vuonna 1948 syntyi tallennettu ohjelmatietokone.

Laitteisto

Sen lisäksi, että ensimmäisen sukupolven tietokoneilla oli tuhansia vastuksia ja kondensaattoreita, ne käyttivät jopa yli 18 000 tyhjiöputkea, mikä tarkoitti, että laskentatoimenpiteet kattoivat kokonaiset huoneet.

Tyhjät putket

Ensimmäisen sukupolven tietokoneiden tärkein tekniikka oli tyhjiöputket. Vuodesta 1940 vuoteen 1956 tyhjiöputkia käytettiin laajalti tietokoneissa, mikä tuotti ensimmäisen sukupolven tietokoneita.

Nämä tietokoneet käyttivät tyhjiöputkia signaalin vahvistamiseen ja kytkemiseen. Putket valmistettiin suljetuista lasisäiliöistä, hehkulamppujen kokoisia.

Suljetun lasin annettiin virran virtata langattomasti filamenteista metallilevyihin.

Tyhjiöputki keksittiin vuonna 1906 Lee De Forestin toimesta. Tämä tekniikka oli välttämätöntä 1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla, koska sitä käytettiin televisioiden, tutkaten, röntgenlaitteiden ja monien muiden elektronisten laitteiden valmistukseen.

Tyhjiöputket käynnistivät ja päättivät piirejä kytkemällä ne päälle ja pois päältä kytkettäessä tai irrotettaessa.

Sisään- ja poistumiskeinot

Sisäänmeno ja poistuminen tapahtui käyttämällä rei'ityskortteja, magneettisia rumpuja, kirjoituskoneita ja rei'ityskortinlukijoita. Aluksi teknikot reiättivät kortit manuaalisesti reikiin. Tämä tehtiin myöhemmin tietokoneilla.

Raporttien tulostamiseen käytettiin elektronisia kirjoituskoneita, jotka oli ohjelmoitu kirjoittamaan paperinauhalle tai rei'itetylle kortinlukijalle.

Tämän sukupolven esillä olevat tietokoneet

ENIAC

Ensimmäinen yleiskäyttöinen elektroninen tietokone, nimeltään ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), rakennettiin vuosina 1943 - 1945. Se käytti 18 000 tyhjiöputkea ja 70 000 vastusta.

Se oli ensimmäinen suuren mittakaavan tietokone, joka toimi elektronisesti ilman, että mikään mekaaninen osa olisi jarruttanut sitä.

Sen paino oli 30 tonnia. Se oli noin 30 metriä pitkä ja vaati sen asentamiseksi suuren tilan. Hän pystyi laskemaan nopeudella 1900 summaa sekunnissa. Se oli ohjelmoitu johdotuksella, joka oli kytketty emolevyyn.

Se oli 1000 kertaa nopeampi kuin aikaisemmat sähkömekaaniset tietokoneet, vaikka se oli hiukan hidas yrittäessään ohjelmoida sitä uudelleen.

Sen suunnittelivat ja rakensivat Pennsylvanian yliopiston Moore School of Engineering, insinöörit John Mauchly ja Presper Eckert.

ENIAC: tä käytettiin sotaan liittyvien laskelmien suorittamiseen, kuten laskelmien tekemiseen, jotka auttavat atomipommin rakentamisessa. Myös sääennusteisiin.

EDSAC

Tämä tietokone on kehitetty Isossa-Britanniassa. Siitä tuli ensimmäinen ei-kokeellinen tallennettu ohjelmatietokone vuonna 1949.

Se käytti elohopean viivelinjojen muistia, joka tarjosi muistin monille ensimmäisen sukupolven tietokoneille.

ACE-pilottimalli

Alan Turing valmisti tämän koneen Isossa-Britanniassa vuonna 1950. Vaikka se rakennettiin testitietokoneeksi, se oli normaalissa käytössä viisi vuotta.

UNIVAC

UNIVAC oli ensimmäinen tietokone kaupalliseen käyttöön. Kuvalähde: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) oli ensimmäinen tietokone, joka on suunniteltu kaupalliseen, ei-sotilaalliseen käyttöön. Myönnettiin vuonna 1951 kaupalliselle asiakkaalle, Yhdysvaltojen väestönlaskentatoimistolle, väestön laskemiseksi.

Se voisi suorittaa kymmenen kertaa enemmän summia sekunnissa kuin ENIAC. Nykyisissä dollareissa UNIVAC: n hinta oli 4 996 000 dollaria.

Sitä käytettiin myöhemmin palkanlaskennan, kirjanpidon ja jopa 1952 pidettyjen presidentinvaalien tulosten ennustamiseen.

Toisin kuin ENIAC: n 18 000 tyhjiöputkea, UNIVAC I käytti vain hieman yli 5000 tyhjiöputkea. Se oli myös puoli edeltäjänsä kokoista ja myi lähes 50 yksikköä.

Hyödyt ja haitat

Etu

- Tyhjiöputkitekniikan etuna on, että se mahdollisti digitaalisten elektronisten tietokoneiden valmistuksen. Tyhjöputket olivat ainoat noina päivinä käytettävissä olleet elektroniset laitteet, jotka tekivät laskennasta mahdollisuuden.

- Nämä tietokoneet olivat aikansa nopeimpia tietokoneita. Heillä oli kyky laskea tietoja millisekunnissa.

- Hän osaa suorittaa monimutkaiset matematiikkatehtävät tehokkaasti.

haitat

- Tietokoneet olivat erittäin suuria. Sen paino oli noin 30 tonnia. Siksi niitä ei ollut ollenkaan kannettavia.

- Ne perustuivat tyhjiöputkiin, jotka vaurioituivat nopeasti. Tietokone ylikuumeni hyvin nopeasti tuhansien tyhjiöputkien takia. Siksi tarvitaan suuri jäähdytysjärjestelmä. Elektroneja säteilevä metalli palasi helposti tyhjiöputkiin.

- He voisivat tallentaa pienen määrän tietoa. Käytettiin magneettisia rumpuja, jotka antoivat hyvin vähän tallennustilaa.

- Heillä oli rajoitettu kaupallinen käyttö, koska niiden kaupallinen tuotanto oli erittäin kallista.

- Työn tehokkuus oli heikko. Laskelmat suoritettiin erittäin alhaisella nopeudella.

- Lävistyskortteja käytettiin.

- Heillä oli hyvin rajalliset ohjelmointimahdollisuudet. Vain konekieltä voitiin käyttää.

- He vaativat suuren määrän virrankulutusta.

- He eivät olleet kovin luotettavia. Vaatii jatkuvaa huoltoa, ja ne toimivat erittäin huonosti.

Viitteet

1. Benjamin Musungu (2018). Tietokoneiden sukupolvet vuodesta 1940 nykypäivään. Kenyaplex. Ostettu: kenyaplex.com.
2. Tietosanakirja (2019). Sukupolvet, tietokoneet. Kuvannut: encyclopedia.com.
3. Tietokonehistoria (2019). Ensimmäinen sukupolvi. Kuvannut: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). Tietokonekehityksen historia ja tietokoneen sukupolvi. Ostettu: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Tietokoneiden sukupolvet. Sisällytä ohje. Kuvannut: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). Tietokoneen luominen ja sen ominaisuudet. Ostettu: kullabs.com.
7. Byte-Notes (2019). Viisi sukupolvea tietokoneita. Otettu: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). Tietokonehistoria: Tietokoneiden sukupolvien luokittelu. Turbo Future. Otettu: turbofuture.com.