PRVÁ GENERÁCIA POČÍTAČOV: HISTÓRIA, VLASTNOSTI, SOFTVÉR, HARDVÉR - HISTÓRIE - 2026

Prvá generácia počítačov bola počiatočnej fáze, v ktorej boli tieto elektronické stroje, v priebehu obdobia od 1940 do 1956. počítače používané technológie vákuovej trubice pre výpočet a ukladanie a kontrolné účely.

V počítačoch prvej generácie sa používa pojem vákuové trubice. Boli vyrobené zo skla a obsahovali vo vnútri vlákno. Vývoj počítača začal od 16. storočia až po spôsob, akým ho možno dnes pozerať. Dnešný počítač však za posledných päťdesiat rokov prešiel rýchlou zmenou.

Počítač ENIAC Zdroj: Foto americkej armády (public domain) prostredníctvom Wikimedia Commons

Toto obdobie, počas ktorého sa vyvíjal počítač, možno rozdeliť do niekoľkých rôznych fáz, v závislosti od typu spínacích obvodov, známych ako generácie počítačov.

Počítačové generácie sú preto rôznymi fázami vývoja elektronických obvodov, hardvéru, softvéru, programovacích jazykov a iného technologického vývoja.

Východisková situácia

Prvé elektronické počítače boli vyrobené počas 40. rokov 20. storočia a odvtedy došlo v elektronike k radikálnemu pokroku.

Tieto počítače boli také obrovské, že zaberali celé miestnosti. Pri vykonávaní operácií sa spoliehali na používanie strojového jazyka, ktorý bol počítačom s najnižšou úrovňou programovacieho jazyka, ktorému počítače rozumeli, a mohli naraz vyriešiť iba jeden problém.

Vákuová trubica bola elektronická súčiastka, ktorá mala oveľa menšiu pracovnú efektivitu. Preto by nemohla správne fungovať bez veľkého chladiaceho systému, aby sa nepoškodila.

Vstupné médium pre počítače prvej generácie bolo založené na dierovacích kartách a výstup bol zobrazený v tlači. Na vyriešenie nového problému operátorom trvalo niekoľko dní až týždňov.

Pôvod a história prvej generácie

Počítač Atanasoff-Berry

Matematik a fyzik John Atanasoff, ktorý hľadal spôsoby, ako automaticky riešiť rovnice, sa v roku 1937 pustil do objasňovania svojich myšlienok a písal základné charakteristiky elektronického počítačového stroja.

Tento stroj riešil rovnice, hoci sa nedal naprogramovať. Vyrábala sa s podporou Clifforda Berryho.

Výpočty prebiehajú elektronicky

Druhá svetová vojna pôsobila ako pôrodná asistentka pri narodení moderného elektronického počítača. Inovácie stimulovali vojenské požiadavky na výpočty a tiež vysoké vojnové rozpočty.

Prvými elektronickými počítačmi boli stroje vyrobené pre konkrétne úlohy. Ich nastavenie bolo ťažkopádne a časovo náročné.

Prvý elektronický počítač s názvom ENIAC bol na konci druhej svetovej vojny odtajnený, čo vyvolalo otázky inžinierov z celého sveta o tom, ako si môžu vybudovať rovnocenný alebo lepší počítač.

Tím, ktorý pracoval v spoločnosti ENIAC, ako prvý uznal dôležitosť koncepcie uloženia programu do počítača.

Tieto prvotné stroje boli všeobecne riadené zapojením, ktoré bolo pripojené k základnej doske alebo sériou adries kódovaných na papierovej páske.

Teda, aj keď tieto stroje boli jasne programovateľné, ich programy sa interne neukladali v počítači.

John von Neumann

Tento matematik napísal správu ustanovujúcu koncepčný rámec pre počítače s uloženými programami.

Nabádal IAS (inštitút pre pokročilé štúdium), aby neuskutočňoval iba teoretické štúdie, ale aby ho bolo možné uviesť do praxe vytvorením skutočného počítača.

Moore School

Táto škola reagovala v roku 1946 séria prednášok. Účastníci sa dozvedeli o ENIAC, všeobecných technikách zostavovania počítačov a tiež o novej myšlienke ukladania programov do pamäte, ktorú zatiaľ nikto neurobil.

Jeden z asistentov, Maurice Wilkes, viedol britský tím, ktorý postavil EDSAC v Cambridge v roku 1949.

Na druhej strane Richard Snyder viedol americký tím, ktorý ukončil EDVAC v Moore School.

Uložený programový počítač, ktorý vyvinul von Neumann, bol uvedený do prevádzky v roku 1951. IAS jeho návrh voľne sprístupnil. Toto rozšírilo podobné stroje do celého sveta.

Charakteristika prvej generácie počítačov

Vyriešte naraz iba jeden problém

Počítače prvej generácie boli definované skutočnosťou, že prevádzkové pokyny boli vypracované osobitne na vykonávanie úlohy, na ktorú sa mal počítač používať.

Použitá technológia

Tieto počítače používali vákuové trubice pre obvody CPU a magnetické bubny na ukladanie údajov, ako aj elektrické spínacie zariadenia.

Ako hlavná pamäť sa použila pamäť s magnetickým jadrom. Vstupnými zariadeniami boli papierové pásky alebo dierované karty.

Rýchlosť spracovania

Rýchlosti CPU boli extrémne nízke. Mali pomalé, neefektívne a nespoľahlivé spracovanie z dôvodu nízkej presnosti. Možno vykonať iba jednoduché a priame numerické výpočty.

náklady

Prevádzka počítačov bola veľmi nákladná. Počítače tejto generácie boli veľmi veľké a zaberali priestor veľkosti miestnosti.

Okrem toho používali veľké množstvo elektrickej energie, pričom vyrábali veľké množstvo tepla, čo často spôsobilo ich rozpad.

Programovací jazyk

Počítače prvej generácie dostali pokyny v jazyku stroja (0 a 1) alebo prostredníctvom elektrických signálov zapnutia / vypnutia. Neexistovali žiadne programovacie jazyky.

Neskôr bol zostavovací jazyk vyvinutý pre použitie v počítačoch prvej generácie.

Akonáhle svet videl, že počítačový program bol uložený interne, výhody boli zrejmé. Každá univerzita, výskumný ústav a laboratórium chceli jeden z nich.

S uloženými programami však neboli žiadni výrobcovia elektronických počítačov. Ak ste ju chceli, musíte ju postaviť.

Mnohé z týchto raných strojov boli založené na publikovaných návrhoch. Iní sa vyvíjali nezávisle.

softvér

Na programovanie prvých elektronických počítačov boli vydané pokyny v jazyku, ktorému ľahko porozumeli. Bol to strojový alebo binárny jazyk.

Akákoľvek inštrukcia v tomto jazyku sa podáva vo forme sekvencií 1 a 0. Symbol 1 predstavuje prítomnosť elektrického impulzu a 0 predstavuje neprítomnosť elektrického impulzu.

Reťazec 1 a 0, napríklad 11101101, má pre počítač špecifický význam, aj keď vyzerá ako binárne číslo.

Písanie programov v strojovom jazyku bolo veľmi ťažkopádne, takže to robili iba odborníci. Všetky pokyny a údaje boli do počítača zaslané v binárnej číselnej podobe.

Nízkoúrovňové programovanie

Tieto stroje boli určené na prevádzku na nízkej úrovni. Systémy mohli vyriešiť naraz iba jeden problém. Neexistoval žiadny jazyk na zostavenie a žiadny softvér operačného systému.

Preto rozhranie s počítačmi prvej generácie bolo cez prepojovacie panely a jazyk stroja. Technici zapojili elektrické obvody pripojením mnohých káblov k zásuvkám.

Potom boli vložené do konkrétnych dierovaných kariet a niekoľko hodín sa počítalo s určitým výpočtom, pričom sa tiež verilo, že každá z tisícok vákuových trubíc by sa počas tohto procesu nepoškodila, aby nemuseli znova postupovať.

Počítačová práca sa vykonávala v dávkach, takže v 50. rokoch sa operačný systém nazýval systém dávkového spracovania.

Interne uložený program

Prvé počítače kombinovali výpočty s veľkou rýchlosťou, ale až po starostlivom procese konfigurácie programov.

Nikto nevie, kto prišiel s inovatívnym riešením ukladania pokynov, ktoré vám povedia, čo máte robiť v pamäti vášho počítača. Bolo to zrodenie softvéru, ktorý sa odvtedy používal vo všetkých počítačoch.

Experimentálny stroj v Manchestri bol prvým počítačom, ktorý spustil program z pamäte.

Päťdesiatdva minút bol čas, ktorý tento počítač použil na vykonanie 17-inštruktážneho programu. V roku 1948 sa tak narodil počítač s uloženým programom.

technické vybavenie

Počítače prvej generácie okrem tisícov odporov a kondenzátorov používali až vyše 18 000 vákuových trubíc, čo znamená, že výpočtové zariadenia pokrývali celé miestnosti.

Prázdne skúmavky

Hlavnou technológiou pre počítače prvej generácie boli vákuové trubice. Od roku 1940 do roku 1956 sa v počítačoch bežne používali vákuové trubice, čo viedlo k prvej generácii počítačov.

Tieto počítače používali na zosilnenie signálu a prepínanie vákuové trubice. Trubice boli vyrobené zo sklenených nádob, ktoré boli utesnené, veľkosť žiaroviek.

Utesnené sklo umožnilo bezdrôtovým prúdom prúdiť z vlákien na kovové platne.

Vákuová trubica bola vynájdená v roku 1906 Lee De Forest. Táto technológia bola nevyhnutná v prvej polovici 20. storočia, pretože sa používala na výrobu televízorov, radarov, röntgenových prístrojov a širokej škály ďalších elektronických zariadení.

Vákuové elektrónky začali a ukončovali obvody zapínaním a vypínaním pri pripojení alebo odpojení.

Prostriedky vstupu a výstupu

Vstup a výstup sa uskutočňoval pomocou dierovacích kariet, magnetických bubnov, písacích strojov a čítačiek dierovacích kariet. Technici spočiatku manuálne dierovali karty otvormi. Toto sa uskutočnilo neskôr pomocou počítačov.

Na tlač správ sa použili elektronické písacie stroje naprogramované na písanie na papierovú pásku alebo na dierovanú čítačku kariet.

Vybrané počítače tejto generácie

ENIAC

Prvý univerzálny operačný elektronický počítač s názvom ENIAC (elektronický číselný integrátor a počítač) bol postavený v rokoch 1943 až 1945. Používal 18 000 vákuových trubíc a 70 000 odporov.

Bol to prvý počítač vo veľkom meradle, ktorý pracoval elektronicky bez toho, aby bol brzdený akýmkoľvek mechanickým komponentom.

Jeho hmotnosť bola 30 ton. Bolo asi 30 metrov dlhé a jeho inštalácia si vyžadovala veľký priestor. Dokázal počítať rýchlosťou 1 900 súm za sekundu. Programovalo sa zapojenie, ktoré bolo zapojené do základnej dosky.

Bolo to 1 000-krát rýchlejšie ako predchádzajúce elektromechanické počítače, hoci pri pokuse o preprogramovanie to bolo trochu pomalé.

Navrhli a postavili na Moore School of Engineering na Pensylvánskej univerzite inžinieri John Mauchly a Presper Eckert.

ENIAC sa použil na vykonávanie výpočtov týkajúcich sa vojny, ako napríklad výpočtov na pomoc pri výstavbe atómovej bomby. Aj pre predpovede počasia.

EDSAC

Tento počítač bol vyvinutý vo Veľkej Británii. V roku 1949 sa stal prvým experimentálnym uloženým programovým počítačom.

Využívala pamäť ortuťových oneskorovacích vedení, ktorá poskytla pamäť mnohým počítačom prvej generácie.

Pilotný model ACE

Tento stroj bol dokončený Alanom Turingom vo Veľkej Británii v roku 1950. Aj keď bol postavený ako testovací počítač, bol v normálnej prevádzke päť rokov.

UNIVAC

UNIVAC bol prvý počítač na komerčné použitie. Zdroj obrázka: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) bol prvý počítač určený na komerčné a nevojenské použitie. Vydaný v roku 1951 komerčnému zákazníkovi, Úrad amerického sčítania ľudu, s cieľom spočítať všeobecnú populáciu.

Mohla by vykonať desaťkrát viac súm za sekundu ako ENIAC. V súčasných dolároch bola cena UNIVAC-u 4 996 000 dolárov.

Neskôr sa používala na správu miezd, záznamov a dokonca aj na predpovedanie výsledkov prezidentských volieb v roku 1952.

Na rozdiel od 18 000 vákuových trubíc v spoločnosti ENIAC používal UNIVAC I iba niečo viac ako 5 000 vákuových trubíc. Bola tiež polovičnou veľkosťou svojho predchodcu a predala takmer 50 kusov.

Výhody a nevýhody

výhoda

- Výhoda technológie vákuových trubíc spočíva v tom, že umožnila výrobu digitálnych elektronických počítačov. Vákuové elektrónky boli v tom čase jediné elektronické zariadenia, ktoré umožňovalo prácu s počítačom.

- Tieto počítače boli najrýchlejšími výpočtovými zariadeniami svojej doby. Mali možnosť vypočítať údaje v milisekundách.

- Dokázali efektívne vykonávať zložité matematické problémy.

nevýhody

- Počítače boli veľmi veľké. Jeho hmotnosť bola asi 30 ton. Preto neboli vôbec prenosné.

- Boli založené na vákuových trubiciach, ktoré boli rýchlo poškodené. Počítač sa prehrial veľmi rýchlo vďaka tisícom vákuových trubíc. Preto bol potrebný veľký chladiaci systém. Kov emitujúci elektrón ľahko horel vo vákuových trubiciach.

- Môžu ukladať malé množstvo informácií. Boli použité magnetické bubny, ktoré poskytovali veľmi malé množstvo údajov.

-Mali obmedzené komerčné využitie, pretože ich komerčná výroba bola veľmi drahá.

- Efektívnosť práce bola nízka. Výpočty sa uskutočňovali veľmi nízkou rýchlosťou.

- Na vstup boli použité dierované karty.

- Mali veľmi obmedzené programovacie schopnosti. Možno použiť iba jazyk stroja.

- Vyžadovali veľké množstvo energie.

- Neboli príliš spoľahliví. Vyžadovala sa neustála údržba a pracovali veľmi zle.

Referencie

1. Benjamin Musungu (2018). Generácie počítačov od roku 1940 do súčasnosti. Kenyaplex. Prevzaté z: kenyaplex.com.
2. Encyklopédia (2019). Generácie, počítače. Prevzaté z: encyclopedia.com.
3. Počítačová história (2019). Prvá generácia. Prevzaté z: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). História vývoja a generovania počítačov. Prevzaté z: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Generácie počítačov. Zahrnúť pomocníka. Prevzaté z: includeehelp.com.
6. Kullabs (2019). Generovanie počítačov a ich vlastnosti. Prevzaté z: kullabs.com.
7. Byte-Notes (2019). Päť generácií počítačov. Prevzaté z: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). Počítačová história: Klasifikácia generácií počítačov. Turbo Future. Prevzaté z: turbofuture.com.