RAČUNALNIKI PRVE GENERACIJE: ZGODOVINA, LASTNOSTI, PROGRAMSKA OPREMA, STROJNA OPREMA - ZGODOVINA - 2026

Prva generacija računalnikov je bila v začetni fazi, v kateri so bili uporabljeni ti elektronske naprave, v obdobju od 1940 do 1956. računalniki uporabljajo vakuumsko tehnologijo cevi tako za izračun in namene skladiščenja in nadzora.

V računalnikih prve generacije so uporabljali koncept vakuumskih cevi. Te so bile narejene iz stekla in so vsebovale nitko v notranjosti. Evolucija računalnika se je začela od 16. stoletja do tega, kako ga je danes mogoče videti. Vendar je tudi današnji računalnik v zadnjih petdesetih letih doživel hitre spremembe.

ENIAC računalnik Vir: Fotografija ameriške vojske (Public Domain) prek Wikimedia Commons

To obdobje, v katerem se je odvijala evolucija računalnika, lahko razdelimo na več različnih faz, odvisno od vrste stikalnih vezij, znanih kot računalniške generacije.

Računalniške generacije so torej različne faze v razvoju elektronskih vezij, strojne opreme, programske opreme, programskih jezikov in drugega tehnološkega razvoja.

Začetno stanje

Prvi elektronski računalniki so bili narejeni v štiridesetih letih 20. Od takrat je bilo na področju elektronike več korenitih napredkov.

Teh računalnikov je bilo tako ogromno, da so zavzeli cele prostore. Za izvajanje operacij so se opirali na uporabo strojnega jezika, ki je bil najnižji programski jezik, ki ga računalniki razumejo, in so lahko rešili le eno težavo naenkrat.

Vakuumska cev je bila elektronska komponenta, ki je imela precej nižjo delovno učinkovitost. Zato brez odličnega hladilnega sistema ne bi mogel pravilno delovati, da se ne bi poškodoval.

Vhodni medij za računalnike prve generacije je temeljil na udarnih karticah, izhod pa je bil prikazan v odtisih. Operaterji so potrebovali dneve in celo tedne, da so uredili ožičenje, da bi rešili novo težavo.

Poreklo in zgodovina prve generacije

Računalnik Atanasoff-Berry

Matematik in fizik John Atanasoff, ki je iskal načine za samodejno reševanje enačb, se je leta 1937 odločil za razjasnitev svojih misli in zapisal osnovne značilnosti elektronskega računalniškega stroja.

Ta stroj je reševal enačbe, čeprav ga ni bilo mogoče programirati. Izdelana je bila s podporo Clifforda Berryja.

Računalništvo gre v elektronski obliki

Svetovni vojni je deloval kot babica do rojstva sodobnega elektronskega računalnika. Vojaške zahteve po izračunih in tudi visoki vojni proračuni so spodbudili inovacije.

Prvi elektronski računalniki so bili stroji, izdelani za posebne naloge. Nastavitev je bila okorna in zamudna.

Prvi elektronski računalnik, imenovan ENIAC, je bil razveljavljen ob koncu druge svetovne vojne, kar je spodbudilo poizvedbe inženirjev po vsem svetu, kako bi lahko zgradili enakega ali boljšega.

Ekipa, ki je sodelovala pri ENIAC-u, je prva prepoznala pomen koncepta shranjevanja programa v računalniku.

Te zgodnje stroje so na splošno nadzirali z ožičenjem, ki je bilo povezano z matično ploščo ali z nizom naslovov, kodiranih na papirnem traku.

Čeprav so bili ti stroji jasno programirani, njihovi programi niso bili notranje shranjeni v računalniku.

John von Neumann

Ta matematik je napisal poročilo, s katerim je vzpostavil konceptualni okvir za računalnike s shranjenim programom.

Spodbudil je IAS (Inštitut za napredni študij), naj ne dela samo teoretičnih študij, ampak da bi to lahko izvedli v prakso s pravim računalnikom.

Moore School

Ta šola se je leta 1946 odzvala z vrsto predavanj. Udeleženci so spoznali ENIAC, splošne tehnike gradnje računalnikov in tudi novo idejo shranjevanja programov v pomnilnik, česar še nihče ni storil.

Eden od pomočnikov, Maurice Wilkes, je vodil britansko ekipo, ki je leta 1949 zgradila EDSAC v Cambridgeu.

Na drugi strani je Richard Snyder vodil ameriško ekipo, ki je zaključila EDVAC na Moore School.

Shranjeni programski računalnik, ki ga je razvil von Neumann, je začel delovati leta 1951. IAS je svojo zasnovo omogočil prosto dostopnost. To je širilo podobne stroje po vsem svetu.

Značilnosti računalnikov prve generacije

Odpravite naenkrat le eno težavo

Računalnike prve generacije je opredelilo dejstvo, da so bila navodila za uporabo izdelana posebej za izvajanje naloge, za katero naj bi se računalnik uporabljal.

Uporabljena tehnologija

Ti računalniki so uporabljali vakuumske cevi za vezja CPU in magnetne bobne za shranjevanje podatkov, pa tudi električne stikalne naprave.

Kot glavni pomnilnik je bil uporabljen magnetni jedrni pomnilnik. Naprave za vnos so bile papirni trakovi ali luknjane kartice.

Hitrost obdelave

Hitrosti CPU-ja so bile izredno nizke. Zaradi majhne natančnosti so imeli počasno, neučinkovito in nezanesljivo obdelavo. Izvedeti je mogoče le preproste in neposredne številčne izračune.

stroški

Računalniki so bili zelo dragi za delovanje. Računalniki te generacije so bili zelo veliki, saj so zavzeli prostor velikosti sobe.

Poleg tega so porabili veliko količino električne energije, proizvedli so veliko toplote, zaradi česar so se pogosto pokvarili.

Programski jezik

Računalniki prve generacije so prejemali navodila v strojnem jeziku (0 in 1) ali prek električnih signalov za vklop / izklop. Programskega jezika ni bilo.

Kasneje je bil jezik za montažo razvit za uporabo v računalnikih prve generacije.

Ko je svet videl, da je računalniški program shranjen v notranjosti, so bile prednosti očitne. Vsaka univerza, raziskovalni inštitut in laboratorij si je želela enega svojega.

Vendar komercialnih proizvajalcev elektronskih računalnikov s shranjenimi programi ni bilo. Če si ga želel, si ga moral zgraditi.

Mnogi od teh zgodnjih strojev so temeljili na objavljenih modelih. Drugi so se razvijali neodvisno.

programska oprema

Za programiranje prvih elektronskih računalnikov so bila navodila v jeziku, ki ga bodo zlahka razumeli. To je bil strojni ali dvojiški jezik.

Vsako navodilo v tem jeziku je podano v obliki zaporedij 1 in 0. Simbol 1 predstavlja prisotnost električnega impulza, 0 pa odsotnost električnega impulza.

Niz 1 in 0, na primer 11101101, ima za računalnik poseben pomen, čeprav je videti kot binarna številka.

Pisanje programov v strojnem jeziku je bilo zelo okorno, zato so ga opravljali le strokovnjaki. Vsa navodila in podatki so bili računalniku poslani v binarni numerični obliki.

Programiranje na nizki ravni

Ti stroji so bili namenjeni za operacije na nizki ravni. Sistemi bi lahko hkrati rešili le eno težavo. Ni bilo jezika za sestavljanje in programske opreme operacijskega sistema.

Zato je bil vmesnik z računalniki prve generacije prek patch plošč in strojnega jezika. Tehniki so priključili električna vezja s priključitvijo številnih žic v vtičnice.

Nato so jih dali v posebne luknjičaste kartice in nekakšen izračun so čakali ure, hkrati pa zaupali, da se med tem postopkom ne bo poškodovala vsaka od tisoč vakuumskih cevi, da ne bi bilo treba več skozi ta postopek.

Računalniško delo je potekalo v serijah, zato se je v petdesetih letih prejšnjega stoletja operacijski sistem imenoval sistem paketne obdelave.

Interno shranjeni program

Prvi računalniki so račune kombinirali z veliko hitrostjo, vendar šele po skrbnem postopku konfiguriranja programov.

Nihče ne ve, kdo je iznašel inovativno rešitev za shranjevanje navodil, ki vam povedo, kaj storiti v računalniku. To je bilo rojstvo programske opreme, ki so jo od takrat uporabljali vsi računalniki.

Manchester eksperimentalni stroj je bil prvi računalnik, ki je pognal program iz spomina.

Petindvajset minut je bil čas, ki ga je ta računalnik uporabil za izvajanje programa z 17 navodili. Tako se je leta 1948 rodil računalnik s shranjenim programom.

Strojna oprema

Poleg tega, da so imeli na tisoče uporov in kondenzatorjev, so računalniki prve generacije uporabljali do več kot 18.000 vakuumskih cevi, kar je pomenilo, da so računalniške zmogljivosti pokrivale celotne prostore.

Prazne cevi

Glavni kos tehnologije za računalnike prve generacije so bile vakuumske cevi. Od leta 1940 do 1956 so bile vakuumske cevi široko uporabljene v računalnikih, kar je povzročilo prvo generacijo računalnikov.

Ti računalniki so za ojačevanje in preklapljanje signalov uporabljali vakuumske cevi. Cevi so bile narejene iz steklenih posod, ki so bile zapečatene, velikosti žarnic.

Tesnjeno steklo je omogočalo, da tok brezžično teče iz nitk na kovinske plošče.

Vakuumsko cev je leta 1906 izumil Lee De Forest. Ta tehnologija je bila bistvena v prvi polovici 20. stoletja, saj so jo uporabljali za izdelavo televizorjev, radarjev, rentgenskih aparatov in najrazličnejših drugih elektronskih naprav.

Vakuumske cevi so začele in končale vezje z vklopom in izklopom, ko so priključene ali izklopljene.

Sredstva za vstop in izstop

Vstop in izstop sta bila izvedena s pomočjo kartic za udarce, magnetnih bobnov, pisalnih strojev in bralnikov kartic. Na začetku so tehniki ročno prebijali kartice z luknjami. To je bilo storjeno kasneje z uporabo računalnikov.

Za tiskanje poročil so bili uporabljeni elektronski pisalni stroji, programirani za pisanje na papirni trak ali bralnik udarnih kartic.

Predstavljeni računalniki te generacije

ENIAC

Prvi splošni delujoči elektronski računalnik, imenovan ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), je bil izdelan med letoma 1943 in 1945. Uporabljal je 18.000 vakuumskih cevi in ​​70.000 uporov.

To je bil prvi obsežni računalnik, ki je deloval elektronsko, ne da bi ga zaviral noben mehanski sestavni del.

Njegova teža je znašala 30 ton. Dolga je bila približno 30 metrov in je za njeno namestitev potreboval velik prostor. Izračunal je lahko s hitrostjo 1.900 vsot na sekundo. Programirano je bilo z ožičenjem, ki je bilo priključeno na matično ploščo.

Bil je 1.000-krat hitrejši od prejšnjih elektromehanskih računalnikov, čeprav je bil pri poskusu reprogramiranja nekoliko počasen.

Zasnovali in zgradili so jo na inženirski šoli Moore na Univerzi v Pensilvaniji inženirji John Mauchly in Presper Eckert.

ENIAC je bil uporabljen za izračun v zvezi z vojno, kot so izračuni za pomoč pri gradnji atomske bombe. Tudi za vremenske napovedi.

EDSAC

Ta računalnik je bil razvit v Veliki Britaniji. Postal je prvi neeksperimentalni shranjeni programski računalnik leta 1949.

Uporabljal je spomin na živosrebrne zamude, ki so zagotavljale pomnilnik številnim računalnikom prve generacije.

ACE pilotni model

Ta stroj je dokončal Alan Turing v Veliki Britaniji leta 1950. Čeprav je bil izdelan kot testni računalnik, je bil v normalnem delovanju pet let.

UNIVAC

UNIVAC je bil prvi računalnik za komercialno uporabo. Vir slik: Wikimedia.org

UNIVAC (Univerzalni avtomatski računalnik) je bil prvi računalnik, zasnovan za komercialno, nevojaško uporabo. Izdano leta 1951 komercialnemu kupcu, ameriškemu popisnemu uradu, za štetje splošne populacije.

Izvrgel bi lahko desetkrat več vsot na sekundo kot ENIAC. V trenutnih dolarjih je bil UNIVAC ceno 4.996.000 dolarjev.

Pozneje je bil uporabljen za upravljanje plačil, evidenc in celo za napovedovanje rezultatov predsedniških volitev leta 1952.

Za razliko od 18.000 vakuumskih cevi pri ENIAC-u je UNIVAC uporabil le nekaj več kot 5.000 vakuumskih cevi. Bil je tudi za polovico manjši od predhodnika, prodajal je skoraj 50 enot.

Prednosti in slabosti

Prednost

- Prednost tehnologije vakuumskih cevi je, da je omogočila izdelavo digitalnih elektronskih računalnikov. Vakumske cevi so bile edine elektronske naprave, ki so bile na voljo v teh dneh, ki so omogočale računalništvo.

- Ti računalniki so bili najhitreje računalniške naprave svojega časa. Imeli so možnost izračunavanja podatkov v milisekundah.

- Učinkovito bi lahko izvajali zapletene matematične težave.

Slabosti

- Računalniki so bili zelo veliki. Njegova teža je znašala približno 30 ton. Zato sploh niso bili prenosni.

- Temeljili so na vakuumskih ceveh, ki so se hitro poškodovale. Računalnik se je zaradi tisoč vakuumskih cevi zelo hitro segreval. Zato je bil potreben velik hladilni sistem. Kovine, ki oddajajo elektrone, se v vakuumskih ceveh zlahka opečejo.

- Lahko bi shranili majhno količino informacij. Uporabljeni so bili magnetni bobni, ki so zagotovili zelo malo shranjevanja podatkov.

- Imeli so omejeno komercialno uporabo, saj je bila njihova komercialna proizvodnja zelo draga.

- Delovna učinkovitost je bila nizka. Izračuni so bili izvedeni z zelo nizko hitrostjo.

- Za vnos so bile uporabljene luknjane kartice.

- Imeli so zelo omejene zmožnosti programiranja. Lahko se uporablja samo strojni jezik.

- Zahtevali so veliko količino porabe energije.

- Niso bili zelo zanesljivi. Zahtevalo se je stalno vzdrževanje in delali so zelo slabo.

Reference

1. Benjamin Musungu (2018). Generacije računalnikov od leta 1940 do danes. Kenijapleks. Vzeto iz: kenyaplex.com.
2. Enciklopedija (2019). Generacije, računalniki. Izvedeno iz: encyclopedia.com.
3. Računalniška zgodovina (2019). Prva generacija. Izvedeno iz: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). Zgodovina računalniškega razvoja in generacije računalnika. Izvedeno iz: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Generacije računalnikov. Vključi pomoč. Vzeto iz: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). Generacija računalnika in njihove značilnosti. Vzeto iz: kullabs.com.
7. Bajt-opombe (2019). Pet generacij računalnikov. Vzeto iz: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). Računalniška zgodovina: Klasifikacija generacij računalnikov. Turbo prihodnost. Vzeto iz: turbofuture.com.