PRVNÍ GENERACE POČÍTAČŮ: HISTORIE, VLASTNOSTI, SOFTWARE, HARDWARE - DĚJINY - 2025

První generace počítačů byla počáteční fázi, ve které byly tyto elektronické stroje, v průběhu období od 1940 do 1956. počítače používané technologie vakuové trubice pro výpočet a ukládání a kontrolní účely.

V počátečních počítačích první generace byl použit koncept vakuových trubic. Byly vyrobeny ze skla a uvnitř obsahovaly vlákno. Vývoj počítače začal od 16. století až do dnešní podoby. Dnešní počítač prošel v posledních padesáti letech také rychlými změnami.

Počítač ENIAC Zdroj: US Army Photo (Public Domain) prostřednictvím Wikimedia Commons

Toto období, během kterého došlo k vývoji počítače, lze rozdělit do několika různých fází, v závislosti na typu spínacích obvodů, známých jako generace počítačů.

Počítačové generace jsou proto různými fázemi vývoje elektronických obvodů, hardwaru, softwaru, programovacích jazyků a dalšího technologického vývoje.

Výchozí situace

První elektronické počítače byly vyrobeny během 40. let 20. století a od té doby došlo v elektronice k radikálnímu pokroku.

Tyto počítače byly tak obrovské, že zabraly celé místnosti. Při provádění operací se spoléhali na použití strojového jazyka, což byl programovací jazyk nejnižší úrovně, kterému počítače rozuměly, a dokázali vyřešit pouze jeden problém najednou.

Vakuová trubice byla elektronická součástka, která měla mnohem nižší pracovní účinnost. Proto by nemohl správně fungovat bez skvělého chladicího systému, aby nedošlo k jeho poškození.

Vstupní médium pro počítače první generace bylo založeno na děrných kartách a výstup byl zobrazen v tiscích. Provozovatelům trvalo několik dní až týdnů, než uspořádali kabeláž, aby vyřešili nový problém.

Původ a historie první generace

Počítač Atanasoff-Berry

Matematik a fyzik John Atanasoff, hledající způsoby, jak řešit rovnice automaticky, se v roce 1937 pustil do vyjasnění jeho myšlenek a zapsal základní charakteristiky elektronického výpočetního stroje.

Tento stroj řešil rovnice, ačkoli to nebylo možné naprogramovat. Byl vyroben s podporou Clifforda Berryho.

Výpočet probíhá elektronicky

Druhá světová válka fungovala jako porodní asistentka k narození moderního elektronického počítače. Inovace stimulovaly vojenské požadavky na výpočty a také vysoké válečné rozpočty.

První elektronické počítače byly stroje postavené pro specifické úkoly. Jejich nastavení bylo těžkopádné a časově náročné.

První elektronický počítač, zvaný ENIAC, byl odtajněn na konci druhé světové války, což vedlo k dotazům od inženýrů z celého světa o tom, jak si mohou vybudovat rovnocenný nebo lepší počítač.

Tým, který pracoval v ENIAC, byl první, kdo uznal význam konceptu ukládání programu do počítače.

Tyto rané stroje byly obecně ovládány kabeláží, která byla připojena k základní desce nebo řadou adres zakódovaných na papíře.

Ačkoli tedy tyto stroje byly jasně programovatelné, jejich programy nebyly uvnitř počítače uloženy.

John von Neumann

Tento matematik napsal zprávu stanovující koncepční rámec pro počítače s uloženým programem.

Vyzval IAS (Institute for Advanced Study), aby neprováděl pouze teoretická studia, ale aby mohl být realizován skutečným počítačem.

Moore School

Tato škola odpověděla v roce 1946 řadou přednášek. Účastníci se dozvěděli o ENIAC, obecných technikách pro stavbu počítačů a také o nové myšlence ukládání programů do paměti, což nikdo dosud neudělal.

Jeden z asistentů, Maurice Wilkes, vedl britský tým, který v roce 1949 postavil EDSAC v Cambridge.

Na druhé straně Richard Snyder vedl americký tým, který dokončil EDVAC na Moore School.

Uložený programový počítač vyvinutý von Neumannem byl uveden do provozu v roce 1951. IAS svůj návrh volně zpřístupnil. Toto rozšířilo podobné stroje po celém světě.

Charakteristika první generace počítačů

Vyřešte vždy pouze jeden problém

Počítače první generace byly definovány skutečností, že provozní pokyny byly vytvořeny speciálně pro provedení úkolu, pro který měl být počítač použit.

Použitá technologie

Tyto počítače používaly vakuové trubice pro obvody CPU a magnetické bubny pro ukládání dat, jakož i elektrická spínací zařízení.

Jako hlavní paměť byla použita paměť s magnetickým jádrem. Vstupními zařízeními byly papírové pásky nebo děrované karty.

Rychlost zpracování

Rychlosti CPU byly extrémně nízké. Měli pomalé, neefektivní a nespolehlivé zpracování kvůli nízké přesnosti. Mohly být provedeny pouze jednoduché a přímé numerické výpočty.

náklady

Provoz počítačů byl velmi drahý. Počítače této generace byly velmi velké, zabíraly prostor velikosti místnosti.

Kromě toho používali velké množství elektřiny a vytvářeli velké množství tepla, což je často způsobilo k jejich rozpadu.

Programovací jazyk

Počítače první generace dostávaly instrukce v jazyce stroje (0 a 1) nebo prostřednictvím elektrických signálů zapnutí / vypnutí. Neexistovaly žádné programovací jazyky.

Později byl jazyk sestavení vyvinut pro použití v počítačích první generace.

Jakmile svět viděl, že počítačový program byl uložen interně, výhody byly zřejmé. Každá univerzita, výzkumný ústav a laboratoř chtěli jednu ze svých.

S uloženými programy však nebyli žádní komerční výrobci elektronických počítačů. Pokud jste ji chtěli, museli jste ji postavit.

Mnoho z těchto raných strojů bylo založeno na publikovaných návrzích. Ostatní se vyvíjeli nezávisle.

software

K programování prvních elektronických počítačů byly vydány pokyny v jazyce, kterému snadno rozuměli. To byl strojový nebo binární jazyk.

Jakákoli instrukce v tomto jazyce je dána ve formě sekvencí 1 a 0. Symbol 1 představuje přítomnost elektrického impulsu a 0 představuje nepřítomnost elektrického impulsu.

Řetězec 1 a 0, jako je 11101101, má pro počítač konkrétní význam, přestože vypadá jako binární číslo.

Psaní programů ve strojovém jazyce bylo velmi těžkopádné, takže to prováděli pouze odborníci. Všechny pokyny a data byly do počítače zaslány v binární číselné podobě.

Nízkoúrovňové programování

Tyto stroje byly určeny pro provoz na nízké úrovni. Systémy dokázaly vyřešit pouze jeden problém najednou. Neexistoval žádný jazyk sestavení a žádný software operačního systému.

Proto rozhraní s počítači první generace probíhalo prostřednictvím patch panelů a jazyka stroje. Technici zapojili elektrické obvody připojením četných vodičů k zásuvkám.

Poté byly vloženy do konkrétních děrovaných karet a čekal se na určitý výpočet několik hodin, přičemž se také věřilo, že během tohoto procesu nebude poškozena každá z tisíců vakuových zkumavek, aby nemuseli tento postup znovu procházet.

Počítačová práce byla prováděna v dávkách, takže v padesátých letech byl operační systém nazýván systém dávkového zpracování.

Interně uložený program

První počítače kombinovaly výpočty s velkou rychlostí, ale pouze po pečlivém procesu konfigurace programů.

Nikdo neví, kdo přišel s inovativním řešením ukládání pokynů, které vám řeknou, co dělat v paměti vašeho počítače. Jednalo se o zrození softwaru, který byl od té doby používán všemi počítači.

Experimentální stroj v Manchesteru byl prvním počítačem, který spustil program z paměti.

Padesát dvě minuty byl čas, který tento počítač použil k provedení programu s 17 instrukcemi. V roce 1948 se tedy narodil počítač s uloženým programem.

Hardware

Počítače první generace využívaly tisíce rezistorů a kondenzátorů až k více než 18 000 vakuových trubic, což znamenalo, že výpočetní zařízení pokrývala celé místnosti.

Prázdné zkumavky

Hlavní součástí technologie pro počítače první generace byly vakuové trubice. Od 1940 k 1956, vakuové trubice byly široce používané v počítačích, končit první generací počítačů.

Tyto počítače používaly k zesílení a přepínání signálu vakuové trubice. Trubky byly vyrobeny ze zapečetěných skleněných nádob, velikosti žárovek.

Utěsněné sklo umožnilo proudu bezdrátově proudit z filamentů na kovové desky.

Vakuová trubice byla vynalezena v roce 1906 Lee De Forest. Tato technologie byla nezbytná v první polovině 20. století, protože se používala k výrobě televizorů, radarů, rentgenových přístrojů a celé řady dalších elektronických zařízení.

Vakuové trubice zapínaly a vypínaly obvody zapnutím a vypnutím při připojení nebo odpojení.

Prostředky vstupu a výstupu

Vstup a výstup byl proveden pomocí děrných karet, magnetických bubnů, psacích strojů a čteček děrných karet. Technici zpočátku ručně děrovali karty děrami. To bylo provedeno později pomocí počítačů.

K tisku zpráv byly použity elektronické psací stroje, naprogramované tak, aby psaly na papírové pásky nebo děrované čtečky karet.

Doporučené počítače této generace

ENIAC

První univerzální operační elektronický počítač s názvem ENIAC (elektronický číselný integrátor a počítač) byl postaven v letech 1943 až 1945. Používal 18 000 vakuových zkumavek a 70 000 odporů.

Byl to první velký počítač, který pracoval elektronicky, aniž by byl brzděn jakoukoli mechanickou součástí.

Jeho hmotnost byla 30 tun. Byla asi 30 metrů dlouhá a její instalace vyžadovala velký prostor. Dokázal vypočítat rychlostí 1900 částek za sekundu. Naprogramováno bylo zapojení, které bylo připojeno k základní desce.

Bylo to 1 000krát rychlejší než předchozí elektromechanické počítače, i když při pokusu o přeprogramování to bylo trochu pomalé.

Byl navržen a postaven na Moore School of Engineering na University of Pennsylvania inženýry John Mauchly a Presper Eckert.

ENIAC byl použit k provádění výpočtů souvisejících s válkou, jako jsou výpočty na pomoc při konstrukci atomové bomby. Také pro předpovědi počasí.

EDSAC

Tento počítač byl vyvinut ve Velké Británii. V roce 1949 se stal prvním experimentálním uloženým programovým počítačem.

Využívala paměť linek s rtuťovým zpožděním, která poskytla paměť mnoha počítačům první generace.

Pilotní model ACE

Tento stroj byl dokončen Alanem Turingem ve Velké Británii v roce 1950. Přestože byl postaven jako zkušební počítač, byl v normálním provozu po dobu pěti let.

UNIVAC

UNIVAC byl první počítač pro komerční použití. Zdroj obrázku: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) byl první počítač určený pro komerční nevojenské použití. Vydáno v roce 1951 komerčnímu zákazníkovi, sčítání lidu Spojených států, počítat obecnou populaci.

Mohl by provést desetkrát více částek za sekundu než ENIAC. V současných dolarech byla cena UNIVACu 4,996 000 USD.

To bylo později zvyklé na vedení mzdy, záznamy, a dokonce předpovídat výsledky prezidentských voleb v roce 1952.

Na rozdíl od 18 000 vakuových zkumavek v ENIAC, UNIVAC I používal pouze něco málo přes 5 000 zkumavek. Byla také poloviční než jeho předchůdce a prodávala téměř 50 kusů.

Výhody a nevýhody

Výhoda

- Výhodou technologie vakuové trubice je, že umožnila výrobu digitálních elektronických počítačů. Vakuové trubice byly v té době jedinými elektronickými zařízeními, která umožňovala práci na počítači.

- Tyto počítače byly nejrychlejšími výpočetními zařízeními své doby. Měli schopnost vypočítat data v milisekundách.

- Mohli efektivně provádět složité matematické problémy.

Nevýhody

- Počítače byly velmi velké. Jeho hmotnost byla asi 30 tun. Nebyly tedy vůbec přenosné.

- Byly založeny na vakuových trubicích, které byly rychle poškozeny. Počítač se přehříval velmi rychle díky tisícům vakuových trubic. Proto byl zapotřebí velký chladicí systém. Kov emitující elektrony snadno hořel ve vakuových trubicích.

- Mohli ukládat malé množství informací. Byly použity magnetické bubny, které zajišťovaly velmi malé ukládání dat.

-Měli omezené komerční využití, protože jejich komerční produkce byla velmi drahá.

- Efektivita práce byla nízká. Výpočty byly prováděny při velmi nízké rychlosti.

- Pro vstup byly použity děrné karty.

- Měli velmi omezené možnosti programování. Lze použít pouze jazyk stroje.

- Vyžadovali velké množství energie.

- Nebyli příliš spolehliví. Vyžadovala se stálá údržba a oni pracovali velmi špatně.

Reference

1. Benjamin Musungu (2018). Generace počítačů od roku 1940 do současnosti. Kenyaplex. Převzato z: kenyaplex.com.
2. Encyklopedie (2019). Generace, počítače. Převzato z: encyclopedia.com.
3. Počítačová historie (2019). První generace. Převzato z: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). Historie vývoje a generování počítačů. Převzato z: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Generace počítačů. Zahrnout nápovědu. Převzato z: includeehelp.com.
6. Kullabs (2019). Generování počítače a jeho funkce. Převzato z: kullabs.com.
7. Byte-Notes (2019). Pět generací počítačů. Převzato z: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). Počítačová historie: Klasifikace generací počítačů. Turbo Future. Převzato z: turbofuture.com.