A SZÁMÍTÓGÉPEK ELSŐ GENERÁCIÓJA: ELŐZMÉNYEK, JELLEMZŐK, SZOFTVER, HARDVER - TÖRTÉNELEM - 2026

A számítógépek első generációja volt az első szakasz, amelyben ezeket az elektronikus gépeket használták, az 1940 és 1956 közötti időszakban. A számítógépek vákuumcsöves technológiát használtak számítás, tárolás és ellenőrzés céljából egyaránt.

Az első generációs korai számítógépekben a vákuumcsövek fogalmát használták. Ezek üvegből készültek, és belül tartalmaztak egy izzószálat. A számítógép fejlődése a 16. századtól kezdve kezdődött, ahogyan a mai napig megnézhető. Azonban a mai számítógép az elmúlt ötven évben is gyors változásokon ment keresztül.

ENIAC számítógép Forrás: Az amerikai hadsereg fotója (Public Domain) a Wikimedia Commonson keresztül

Ez a periódus, amely alatt a számítógép fejlődött, több különböző fázisra osztható, a kapcsolási áramkörök típusától függően, az úgynevezett számítógépes generációkat.

Ezért a számítógépes generációk az elektronikus áramkörök, hardver, szoftver, programozási nyelvek és más technológiai fejlesztések fejlődésének különféle szakaszai.

Kezdeti helyzet

Az első elektronikus számítógépeket az 1940-es években gyártották, azóta számos radikális fejlődés történt az elektronika területén.

Ezek a számítógépek annyira hatalmasak voltak, hogy egész szobákat foglaltak el. A műveletek végrehajtásához a gépi nyelv használatára támaszkodtak, amely a számítógépek által megértett legalacsonyabb szintű programozási nyelv volt, és egyszerre csak egy problémát tudtak megoldani.

A vákuumcső elektronikus alkatrész volt, amelynek sokkal alacsonyabb a hatékonysága. Ezért nagyszerű hűtőrendszer nélkül nem működne megfelelően, hogy ne sérüljön meg.

Az első generációs számítógépek bemeneti adathordozója lyukasztó kártyákon alapult, a kimenetet nyomtatott formában jelenítették meg. Az üzemeltetők napjai és akár hetek is igénybe vették a vezetékek elrendezését egy új probléma megoldásához.

Az első generáció származása és története

Atanasoff-Berry számítógép

John Atanasoff, a matematikus és a fizikus, az egyenletek automatikus megoldásának lehetőségeit keresve, 1937-ben tisztázta gondolatait, felírva egy elektronikus számítástechnikai gép alapvető jellemzőit.

Ez a gép megoldotta az egyenleteket, bár nem lehetett programozni. Clifford Berry támogatásával készült.

A számítástechnika elektronikus

A második világháború szülésznőként járt el a modern elektronikus számítógép születésében. A számítások katonai igényei és a magas háborús költségvetés ösztönözte az innovációt.

Az első elektronikus számítógépek olyan gépek voltak, amelyek speciális feladatokra készültek. Az üzembe helyezés nehézkes és időigényes.

Az első, az ENIAC nevű elektronikus számítógépet a második világháború végén megszüntették, és a mérnökök megkérdezték a világ minden tájáról, hogyan lehetne egyenlő vagy jobbat építeni.

Az ENIAC-nél dolgozó csapat volt az első, aki felismerte annak fontosságát, hogy a programot a számítógépben tárolják.

Ezeket a korai gépeket általában az alaplaphoz csatlakoztatott vezetékekkel vagy a papírszalagon kódolt címsorokkal vezéreltek.

Így bár ezek a gépek egyértelműen programozhatók voltak, a programjaikat nem tárolták a számítógép belsejében.

John von Neumann

Ez a matematikus jelentést írt a tárolt program számítógépek fogalmi keretéről.

Arra ösztönözte az IAS-t (Institute for Advanced Study), hogy ne csak elméleti tanulmányokat végezzen, hanem egy valódi számítógép elkészítésével hajtsa végre ezt a gyakorlatban.

Moore School

Ez az iskola 1946-ban egy sor előadással válaszolt. A résztvevők megismerkedtek az ENIAC-vel, a számítógépek építésének általános technikáival, valamint a programok memóriában való tárolásának új ötletével, amelyet még senki nem tett.

Az egyik asszisztens, Maurice Wilkes vezette a brit csapatot, amely 1949-ben Cambridge-ben építette az EDSAC-t.

Másrészt Richard Snyder vezette az amerikai csapatot, amely a Moore Iskolában végezte az EDVAC-t.

A Neumann által kifejlesztett tárolt programszámítógép 1951-ben kezdte meg működését. Az IAS szabadon elérhetővé tette a tervét. Ez hasonló gépeket terjesztett szerte a világon.

Az első generációs számítógépek jellemzői

Egyszerre csak egy problémát oldjon meg

Az első generációs számítógépeket az határozta meg, hogy a kezelési utasításokat kifejezetten annak a feladatnak a végrehajtására készítették, amelyre a számítógépet használni kellett.

Használt technológia

Ezek a számítógépek vákuumcsöveket használtak CPU áramkörökhöz és mágneses dobokat adattároláshoz, valamint elektromos kapcsolóberendezéseket.

Fő memóriaként mágneses magmemóriát használtunk. A bemeneti eszközök papírszalagok vagy lyukasztott kártyák voltak.

Feldolgozási sebesség

A CPU sebessége rendkívül alacsony volt. Az alacsony pontosság miatt feldolgozásuk lassú, nem hatékony és megbízhatatlan volt. Csak egyszerű és közvetlen numerikus számításokat lehetett elvégezni.

költség

A számítógépek üzemeltetése nagyon drága volt. Az e generációs számítógépek nagyon nagy méretűek voltak, és egy hely nagyságú helyet foglaltak el.

Ezen túlmenően nagy mennyiségű villamos energiát fogyasztottak, sok hőt termelve, ami miatt gyakran meghibásodtak.

Programozási nyelv

Az első generációs számítógépek utasításokat kaptak gépi nyelven (0 és 1) vagy elektromos be- és kikapcsolási jelek útján. Nem voltak programozási nyelvek.

Később kifejlesztették a szerelési nyelvet az első generációs számítógépekhez.

Miután a világ látta, hogy egy számítógépes programot belsőleg tárolnak, az előnyei nyilvánvalóak voltak. Minden egyetem, kutatóintézet és laboratórium a sajátját akarta.

Nincs azonban olyan tárolt programokkal rendelkező elektronikus számítógépes gyártó. Ha akartál, akkor építened kellett.

Ezeknek a korai gépeknek sok része közzétett terveken alapult. Mások önállóan fejlődtek.

szoftver

Az első elektronikus számítógépek programozásához az utasításokat könnyen érthető nyelven adták. Ez gépi vagy bináris nyelv volt.

Az ezen a nyelven adott utasításokat 1 és 0 sorozat formájában adjuk meg. Az 1 szimbólum egy elektromos impulzus jelenlétét jelzi, a 0 pedig egy elektromos impulzus hiányát jelöli.

Az 1 és 0 karakterláncok, például az 11101101, kifejezetten jelentik a számítógépet, annak ellenére, hogy bináris számnak tűnik.

A gépi nyelvű programok írása nagyon nehézkes volt, így csak a szakértők végezték. Minden utasítást és adatot bináris numerikus formában küldtek a számítógépre.

Alacsony szintű programozás

Ezeket a gépeket alacsony szintű műveletekre tervezték. A rendszerek egyszerre csak egy problémát tudtak megoldani. Nem volt összeszerelési nyelv és operációs rendszer szoftver.

Ezért az interfész az első generációs számítógépekkel javítólemezeken és gépi nyelven keresztül zajlott. A technikusok huzaloztak az elektromos áramkörökhöz, számos vezetéket csatlakoztatva az aljzatokhoz.

Ezután azokat speciális lyukasztókártyába helyezték, és órákig várták valamiféle számítást, miközben bíztak abban, hogy a vákuumcsövek ezrei mindegyike nem sérül meg ennek a folyamatnak a során, hogy ne kelljen újra elvégeznie ezt az eljárást.

A számítógépes munkát tételekben végezték, így az 1950-es években az operációs rendszert kötegelt feldolgozási rendszernek nevezték.

Belsőleg tárolt program

Az első számítógépek nagy sebességgel kombinálták a számításokat, de csak a programok konfigurálásának gondos folyamata után.

Senki sem tudja, ki jött fel az innovatív megoldással, amellyel olyan utasításokat tárolhat, amelyek megmutatják, mit kell tennie a számítógép memóriájában. Ez volt a szoftver születése, amelyet azóta minden számítógép használ.

A Manchester kísérleti gépe volt az első számítógép, amely egy programot futtatott a memóriából.

Ötvenkettő perc volt az az idő, amellyel a számítógép 17-utasítást futtató program végrehajtására használta. Így 1948-ban megszületett a tárolt program.

Hardver

Az ezer ellenállások és kondenzátorok mellett az első generációs számítógépek több mint 18 000 vákuumcsövet használtak, ami azt jelentette, hogy a számítástechnika az egész helyiséget lefedi.

Üres csövek

Az első generációs számítógépek fő technológiája a vákuumcsövek. 1940 és 1956 között a vákuumcsöveket széles körben használják a számítógépekben, így a számítógépek első generációja jött létre.

Ezek a számítógépek vákuumcsöveket használtak jelerősítéshez és kapcsoláshoz. A csövek lezárt üvegtartályokból készültek, izzólámpa méretűek.

A lezárt üveg lehetővé tette az áram vezeték nélküli áramlását a szálakból a fémlemezekbe.

A vákuumcsövet 1906-ban találta ki Lee De Forest. Ez a technológia nélkülözhetetlen volt a 20. század első felében, mivel televíziók, radarok, röntgengépek és sokféle más elektronikus eszköz gyártására használták.

A vákuumcsövek az áramköröket be- és kikapcsolással indították és befejezték, amikor csatlakoztatva vagy leválasztva vannak.

A belépés és a kilépés eszközei

A belépéshez és a kilépéshez lyukasztókártyák, mágneses dobok, írógépek és lyukkártya-olvasók segítségével történt. A technikusok kezdetben manuálisan lyukasztották a kártyákat. Ezt később számítógépekkel végezték el.

A jelentések nyomtatásához elektronikus írógépeket használtak, amelyeket papírra vagy szalagos kártyaolvasóra programoztak.

Ennek a generációnak a kiemelt számítógépei

ENIAC

Az első általános célú működő elektronikus számítógépet, az ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) elnevezést 1943 és 1945 között építették. 18 000 vákuumcsövet és 70 000 ellenállást használt.

Ez volt az első nagyméretű számítógép, amely elektronikusan működött, anélkül, hogy bármilyen mechanikus alkatrész lefékezte volna.

Súlya 30 tonna volt. Körülbelül 30 méter hosszú volt, és nagy helyet igényelt a telepítéséhez. Másodpercenként 1900 összeget tudott kiszámítani. Úgy programozták, hogy egy huzalozás csatlakozik az alaplaphoz.

1000-szer gyorsabb volt, mint a korábbi elektromechanikus számítógépeknél, bár egy kicsit lassú volt, amikor megpróbálta újraprogramozni.

Ezt a Pennsylvaniai Egyetemen található Moore Mérnöki Iskolában tervezték és építették John Mauchly mérnökök és Eckert Presper által.

Az ENIAC-t háborúval kapcsolatos számítások elvégzésére használták, például olyan számítások elvégzésére, amelyek segítenek az atombomba felépítésében. Időjárási előrejelzésekhez is.

EDSAC

Ezt a számítógépet Nagy-Britanniában fejlesztették ki. 1949-ben lett az első nem kísérletileg tárolt programszámítógép.

A higany-késleltetési vonalak memóriáját használta, amelyek sok első generációs számítógép számára biztosítottak memóriát.

ACE kísérleti modell

Ezt a gépet Alan Turing készítette el Nagy-Britanniában 1950-ben. Bár tesztelő számítógépként épült fel, öt évig normál üzemben volt.

UNIVAC

Az UNIVAC volt az első számítógép, amely kereskedelmi célokra szolgál. Képforrás: Wikimedia.org

Az UNIVAC (univerzális automatikus számítógép) volt az első számítógép, amelyet nem katonai felhasználásra terveztek. 1951-ben adták ki az ügyfeleknek, az Egyesült Államok népszámlálási irodájának, hogy számolják a lakosságot.

Ez másodszor tízszer több összeget tud végrehajtani, mint az ENIAC. A jelenlegi dollárban az UNIVAC ára 4 996 000 USD volt.

Később a bérszámfejtés és a nyilvántartások kezelésére, valamint az 1952-es elnökválasztás eredményeinek előrejelzésére használták fel.

Az ENIAC 18 000 vákuumcsövével ellentétben az UNIVAC I alig több mint 5000 vákuumcsövet használt. Ez szintén fele volt elődjének, és közel 50 egységet értékesített.

Előnyök és hátrányok

Előny

- A vákuumcsöves technológia előnye, hogy lehetővé tette a digitális elektronikus számítógépek gyártását. A vákuumcsövek voltak az egyetlen elérhető elektronikus eszköz azokban a napokban, amelyek lehetővé tették a számítást.

- Ezek a számítógépek voltak a kor leggyorsabb számítógépes eszközei. Képesek voltak az adatokat milliszekundumban kiszámítani.

- hatékonyan tudják végrehajtani az összetett matematikai feladatokat.

hátrányok

- A számítógépek nagyon nagyok voltak. Súlya körülbelül 30 tonna volt. Ezért egyáltalán nem voltak hordozhatók.

- Vákuumcsöveken alapultak, amelyek gyorsan megsérültek. A több ezer vákuumcső miatt a számítógép nagyon gyorsan túlmelegedett. Ezért nagy hűtőrendszerre volt szükség. Az elektronkibocsátású fém vákuumcsövekben könnyen elégett.

- Kis mennyiségű információt tudnak tárolni. Mágneses dobokat használtunk, amelyek nagyon kevés adattárolást biztosítottak.

- Kereskedelmi felhasználásuk korlátozott volt, mivel kereskedelmi termelésük nagyon drága.

- A munka hatékonysága alacsony volt. A számításokat nagyon alacsony sebességgel végeztük.

- Lyukasztott kártyákat használtunk a belépéshez.

- Nagyon korlátozott programozási képességeik voltak. Csak gépi nyelv használható.

- Nagyon sok energiafogyasztásra volt szükségük.

- Nem voltak túl megbízhatóak. Folyamatos karbantartásra volt szükség, és nagyon rosszul működtek.

Irodalom

1. Benjamin Musungu (2018). A számítógépek generációi 1940 óta a jelenig. Kenyaplex. Forrás: kenyaplex.com.
2. Enciklopédia (2019). Generációk, számítógépek. Forrás: encyclopedia.com.
3. Számítógépes történelem (2019). Az első generáció. Készült: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). A számítógépfejlesztés története és a számítógép generálása. Forrás: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Számítógépek generációi. Tartalmazza a Súgót. Feltöltve: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). A számítógép generálása és jellemzői. Forrás: kullabs.com.
7. Byte-Notes (2019). A számítógépek öt generációja. Forrás: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). Számítógépes történelem: A számítógépek nemzedékeinek osztályozása. Turbo Future. Forrás: turbofuture.com.