PRIMA GENERAȚIE DE COMPUTERE: ISTORIC, CARACTERISTICI, SOFTWARE, HARDWARE - ISTORIE - 2025

Prima generație de calculatoare a fost etapa inițială în care au fost utilizate pentru aceste mașini electronice, în perioada cuprinsă între 1940 1956. Calculatoarele utilizate tehnologia cu tub de vacuum pentru ambele calcul și în scopuri de depozitare și de control.

În computerele de primă generație, conceptul de tuburi de vid a fost utilizat. Acestea erau din sticlă și conțineau un filament în interior. Evoluția computerului a început din secolul al XVI-lea până la modul în care poate fi vizualizată astăzi. Cu toate acestea, calculatorul de astăzi a suferit și o schimbare rapidă în ultimii cincizeci de ani.

Calculatorul ENIAC Sursa: Fotografie a Armatei SUA (Domeniu Public) prin Wikimedia Commons

Această perioadă, în care a avut loc evoluția computerului, poate fi împărțită în mai multe faze diferite, în funcție de tipul de circuite de comutare, cunoscute sub numele de generații de calculatoare.

Prin urmare, generațiile de calculatoare sunt etapele diferite în evoluția circuitelor electronice, hardware, software, limbaje de programare și alte dezvoltări tehnologice.

Situația inițială

Primele computere electronice au fost realizate în anii 1940. De atunci, au fost înregistrate o serie de progrese radicale în domeniul electronicii.

Aceste computere erau atât de imense încât au ocupat camere întregi. Pentru a efectua operațiuni, s-au bazat pe utilizarea limbajului mașinii, care a fost limbajul de programare la nivelul cel mai scăzut pe care calculatoarele l-au înțeles și nu au putut soluționa o singură problemă la un moment dat.

Tubul de vid era o componentă electronică care avea o eficiență de lucru mult mai mică. Prin urmare, acesta nu ar putea funcționa corect fără un sistem de răcire grozav, astfel încât să nu fie deteriorat.

Mijloacele de intrare pentru computerele din prima generație s-au bazat pe carduri de perforare, iar ieșirea a fost afișată în printuri. Au fost necesari operatori zile și chiar săptămâni pentru a aranja cablarea pentru a rezolva o nouă problemă.

Originea și istoria primei generații

Computer Atanasoff-Berry

Matematicianul și fizicianul John Atanasoff, căutând modalități de a rezolva automat ecuațiile, s-a gândit să-și clarifice gândurile în 1937, notând caracteristicile de bază ale unei mașini electronice de calcul.

Această mașină a rezolvat ecuațiile, deși nu a putut fi programată. A fost produs cu sprijinul lui Clifford Berry.

Calculatorul merge electronic

Al doilea război mondial a acționat ca moașă la nașterea computerului electronic modern. Cererile militare pentru calcule și, de asemenea, bugetele de război ridicat au stimulat inovarea.

Primele computere electronice au fost mașini create pentru sarcini specifice. Configurarea lor a fost greoaie și consumă mult timp.

Primul computer electronic, numit ENIAC, a fost declasificat la sfârșitul celui de-al doilea război mondial, ceea ce a solicitat întrebări din partea inginerilor din întreaga lume despre cum ar putea construi unul egal sau mai bun.

Echipa care a lucrat la ENIAC a fost prima care a recunoscut importanța conceptului de stocare a programului în computer.

Aceste mașini timpurii erau în general controlate de cablaje care erau conectate la placa de bază sau de o serie de adrese codificate pe bandă de hârtie.

Astfel, deși aceste mașini erau clar programabile, programele lor nu au fost stocate intern în computer.

John von Neumann

Acest matematician a scris un raport care stabilea cadrul conceptual pentru calculatoarele cu programe stocate.

El a încurajat IAS (Institutul pentru Studii Avansate) să nu facă doar studii teoretice, ci că ar putea fi pus în practică făcând un computer real.

Moore School

Această școală a răspuns în 1946 cu o serie de prelegeri. Participanții au aflat despre ENIAC, despre tehnicile generale pentru construirea de calculatoare și, de asemenea, despre ideea nouă de a stoca programe în memorie, pe care nimeni nu le făcuse încă.

Unul dintre asistenți, Maurice Wilkes, a condus echipa britanică care a construit EDSAC în Cambridge în 1949.

Pe de altă parte, Richard Snyder a condus echipa americană care a finalizat EDVAC la Moore School.

Calculatorul de programe stocate dezvoltat de von Neumann a devenit operațional în 1951. IAS și-a făcut designul liber disponibil. Acest lucru a răspândit mașini similare în întreaga lume.

Caracteristicile primei generații de calculatoare

Rezolvați o singură problemă simultan

Calculatoarele de primă generație au fost definite prin faptul că instrucțiunile de operare au fost făcute special pentru a îndeplini sarcina pentru care computerul urma să fie utilizat.

Tehnologia folosită

Aceste computere foloseau tuburi de vid pentru circuite CPU și tamburi magnetice pentru stocarea datelor, precum și dispozitive de comutare electrică.

Ca memorie principală a fost utilizată o memorie nucleară magnetică. Dispozitivele de intrare erau casete de hârtie sau cărți perforate.

Viteză de procesare

Vitezele procesorului erau extrem de mici. Au avut o prelucrare lentă, ineficientă și nesigură datorită preciziei scăzute. Au putut fi efectuate doar calcule numerice simple și directe.

cost

Calculatoarele erau foarte scumpe pentru a rula. Calculatoarele acestei generații aveau dimensiuni foarte mari, ocupând un spațiu de dimensiunea unei camere.

În plus, au folosit o cantitate mare de energie electrică, generând multă căldură, ceea ce le-a determinat adesea să se descompună.

Limbaj de programare

Calculatoarele din prima generație au primit instrucțiuni în limbajul mașinii (0 și 1) sau prin semnale electrice de pornire / oprire. Nu existau limbaje de programare.

Ulterior, limbajul de asamblare a fost dezvoltat pentru utilizare în computere de primă generație.

Odată ce lumea a văzut că un program de calculator a fost stocat intern, avantajele erau evidente. Fiecare universitate, institut de cercetare și laborator își dorea unul singur.

Cu toate acestea, nu au existat producători de computere electronice comerciale cu programe stocate. Dacă doreai una, trebuia să o construiești.

Multe dintre aceste mașini timpurii s-au bazat pe modele publicate. Alții s-au dezvoltat independent.

software-ul

Pentru a programa primele computere electronice, instrucțiunile au fost date într-un limbaj pe care le-ar putea înțelege cu ușurință. Acesta era un limbaj automat sau binar.

Orice instrucțiune în acest limbaj este dată sub formă de secvențe de 1 și 0. Simbolul 1 reprezintă prezența unui impuls electric și 0 reprezintă absența unui impuls electric.

Un șir de 1 și 0, cum ar fi 11101101, are un sens specific computerului, deși pare un număr binar.

Scrierea programelor în limbajul mașinii a fost foarte greoaie, așa că a fost făcută doar de experți. Toate instrucțiunile și datele au fost trimise computerului într-o formă numerică binară.

Programare la nivel scăzut

Aceste mașini erau destinate operațiilor la nivel scăzut. Sistemele nu puteau rezolva o singură problemă la un moment dat. Nu exista un limbaj de asamblare și nici un software pentru sistemul de operare.

Prin urmare, interfața cu computerele de primă generație a fost prin intermediul panourilor de patch-uri și a limbajului mașinii. Tehnicienii au conectat circuite electrice conectând numeroase fire la prize.

Apoi au fost puse în carduri de perforare specifice și s-a așteptat un fel de calcul ore întregi, în timp ce au avut încredere că fiecare dintre miile de tuburi de vid nu vor fi deteriorate în timpul acestui proces, astfel încât nu vor trebui să parcurgă această procedură din nou.

Lucrările la computer s-au făcut în loturi, așa că în anii '50 sistemul de operare a fost numit sistem de procesare a loturilor.

Program stocat intern

Primele computere au combinat calculele cu viteză mare, dar numai după un proces atent de configurare a programelor.

Nimeni nu știe cine a venit cu soluția inovatoare de instrucțiuni de stocare care îți spun ce să faci în memoria computerului. A fost nașterea unui software, folosit de atunci de toate computerele.

Mașina experimentală din Manchester a fost primul computer care a rulat un program din memorie.

Cincizeci și două de minute a fost timpul folosit de acest computer pentru a executa un program cu 17 instrucțiuni. Astfel, în 1948 sa născut calculatorul programului memorat.

Hardware

Pe lângă faptul că au mii de rezistențe și condensatoare, computerele din prima generație au folosit până la mai mult de 18.000 de tuburi de vid, ceea ce a însemnat că instalațiile de calcul au acoperit încăperi întregi.

Tuburi goale

Principala tehnologie pentru computerele de primă generație au fost tuburile de vid. Din 1940 până în 1956, tuburile de vid au fost utilizate pe scară largă în calculatoare, rezultând în prima generație de computere.

Aceste computere foloseau tuburi de vid pentru amplificarea semnalului și comutare. Tuburile erau realizate din recipiente de sticlă care erau sigilate, de dimensiunea becurilor.

Sticla sigilată a permis ca curentul să curgă fără fir din filamente spre plăcile metalice.

Tubul de vid a fost inventat în 1906 de Lee De Forest. Această tehnologie a fost esențială în prima jumătate a secolului XX, deoarece a fost folosită pentru fabricarea de televizoare, radare, aparate cu raze X și o mare varietate de alte dispozitive electronice.

Tuburile de vid au pornit și s-au terminat circuitele prin pornirea și oprirea atunci când sunt conectate sau deconectate.

Mijloace de intrare și ieșire

Intrarea și ieșirea s-au făcut folosind carduri de perforare, tamburi magnetice, mașini de scris și cititoare de carduri. Inițial, tehnicienii au perforat manual cărțile cu găuri. Acest lucru a fost realizat ulterior folosind calculatoare.

Pentru a tipări rapoartele, au fost utilizate mașini de scris electronice, programate pentru a scrie pe o bandă de hârtie sau un cititor de carduri perforate.

Calculatoare prezentate din această generație

ENIAC

Primul computer electronic cu funcție generală, numit ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), a fost construit între 1943 și 1945. A folosit 18.000 de tuburi de vid și 70.000 de rezistențe.

A fost primul computer la scară largă care a funcționat electronic, fără a fi frânat de vreo componentă mecanică.

Greutatea sa a fost de 30 de tone. Avea o lungime de aproximativ 30 de metri și a necesitat un spațiu mare pentru a-l instala. El ar putea calcula la rata de 1.900 de sume pe secundă. Acesta a fost programat cu un cablu conectat la placa de bază.

A fost de 1.000 de ori mai rapid decât calculatoarele electromecanice anterioare, deși a fost un pic cam lent când încercați să o reprogramați.

A fost proiectat și construit la Moore School of Engineering de la Universitatea din Pennsylvania de către inginerii John Mauchly și Presper Eckert.

ENIAC a fost utilizat pentru a efectua calcule legate de război, cum ar fi calcule pentru a ajuta la construcția bombei atomice. Tot pentru prognoze meteo.

EDSAC

Acest computer a fost dezvoltat în Marea Britanie. A devenit primul computer de programe stocate neperimentale în 1949.

A folosit o memorie a liniilor de întârziere cu mercur, care a furnizat memorie pentru multe computere de primă generație.

Modelul pilot ACE

Această mașină a fost completată de Alan Turing în Marea Britanie în 1950. Deși a fost construită ca un computer de testare, a funcționat normal timp de cinci ani.

UNIVAC

UNIVAC a fost primul computer de uz comercial. Sursa imaginii: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) a fost primul computer conceput pentru uz comercial, non-militar. Eliberat în 1951 unui client comercial, Biroul de recensământ al Statelor Unite, pentru a număra populația generală.

Ar putea executa sume de zece ori mai multe pe secundă decât ENIAC. În dolari actuali, UNIVAC avea un preț de 4.996.000 USD.

Ulterior a fost folosit pentru a gestiona salariile, înregistrările și chiar pentru a prezice rezultatele alegerilor prezidențiale din 1952.

Spre deosebire de cele 18.000 de tuburi de vid de la ENIAC, UNIVAC I a folosit doar puțin peste 5.000 de tuburi de vid. De asemenea, avea jumătate din dimensiunea predecesorului său, vândând aproape 50 de unități.

Avantaje și dezavantaje

Avantaj

- Avantajul tehnologiei cu tuburi de vid este că a făcut posibilă fabricarea calculatoarelor electronice digitale. Tuburile de vid au fost singurele dispozitive electronice disponibile în acele zile, ceea ce a făcut posibilă calcularea.

- Aceste computere au fost cele mai rapide dispozitive de calcul din timpul lor. Au avut capacitatea de a calcula datele în milisecunde.

- Ar putea executa eficient probleme complexe de matematică.

Dezavantaje

- Calculatoarele aveau dimensiuni foarte mari. Greutatea sa a fost de aproximativ 30 de tone. Prin urmare, nu erau deloc portabile.

- S-au bazat pe tuburi de vid, care au fost rapid deteriorate. Calculatorul se supraîncălzește foarte rapid din cauza miilor de tuburi de vid. Prin urmare, a fost nevoie de un sistem mare de răcire. Metalul care emite electroni arde ușor în tuburile de vid.

- Ar putea stoca o cantitate mică de informații. Au fost utilizate tobe magnetice, care asigurau foarte puține stocări de date.

-Au o utilizare comercială limitată, deoarece producția lor comercială era foarte scumpă.

- Eficiența muncii a fost scăzută. Calculele au fost efectuate cu o viteză foarte mică.

- S-au folosit cărți perforate pentru intrare.

- Aveau capacități de programare foarte limitate. Se poate utiliza doar limbajul mașinii.

- Au necesitat o cantitate mare de energie electrică.

- Nu erau foarte de încredere. A fost necesară o întreținere constantă și au funcționat foarte slab.

Referințe

1. Benjamin Musungu (2018). Generațiile de calculatoare din 1940 până în prezent. Kenyaplex. Luat de la: kenyaplex.com.
2. Enciclopedie (2019). Generații, calculatoare. Luat de la: enciclopedia.com.
3. Computer History (2019). Prima generație. Luat de la: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). Istoricul dezvoltării și generarii calculatoarelor. Luate de la: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Generații de calculatoare. Includeți ajutor. Luat de la: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). Generarea computerului și caracteristicile acestora. Luat de la: kullabs.com.
7. Byte-Notes (2019). Cinci generații de calculatoare. Luat de la: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). Istoricul computerului: Clasificarea generațiilor de calculatoare. Turbo Viitor. Preluat de la: turbofuture.com.