PIRMĀS PAAUDZES DATORI: VĒSTURE, RAKSTURLIELUMI, PROGRAMMATŪRA, APARATŪRA - VĒSTURE - 2025

Pirmās paaudzes datoriem bija sākotnējais posms, kurā tika izmantoti šīs elektroniskās iekārtas, laika posmā no 1940. līdz 1956. datori izmanto vakuuma caurule tehnoloģiju, gan aprēķinu un uzglabāšanas un kontroles nolūkā.

Pirmās paaudzes datoros tika izmantots vakuuma cauruļu jēdziens. Tie bija izgatavoti no stikla, un to iekšpusē bija kvēldiegs. Datora evolūcija sākās no 16. gadsimta līdz tādam laikam, kā to var apskatīt mūsdienās. Tomēr mūsdienu dators pēdējos piecdesmit gados ir piedzīvojis arī straujas pārmaiņas.

ENIAC dators Avots: ASV armijas foto (publiskais īpašums), izmantojot Wikimedia Commons

Šo periodu, kurā notika datora evolūcija, var iedalīt vairākās atšķirīgās fāzēs atkarībā no komutācijas ķēžu veida, kas pazīstamas kā datoru paaudzes.

Tāpēc datoru paaudzes ir dažādi posmi elektronisko shēmu, aparatūras, programmatūras, programmēšanas valodu un citu tehnoloģiju attīstības posmos.

Sākotnējā situācija

Pirmie elektroniskie datori tika izgatavoti 1940. gados. Kopš tā laika elektronikā ir notikusi virkne radikālu progresu.

Šie datori bija tik milzīgi, ka aizņēma visas telpas. Lai veiktu operācijas, viņi paļāvās uz mašīnvalodas izmantošanu, kas bija zemākā līmeņa programmēšanas valoda, ko datori saprata, un viņi vienlaikus varēja atrisināt tikai vienu problēmu.

Vakuuma caurule bija elektroniska sastāvdaļa, kurai bija daudz zemāka darba efektivitāte. Tāpēc tas nevarētu pareizi darboties bez lieliskas dzesēšanas sistēmas, lai tas netiktu sabojāts.

Ievades vide pirmās paaudzes datoriem balstījās uz perfokartēm, un izvade tika parādīta izdrukās. Elektroinstalācijas sakārtošana jaunas problēmas risināšanai prasīja operatoru dienas un pat nedēļas.

Pirmās paaudzes izcelsme un vēsture

Atanasoff-Berry dators

Matemātiķis un fiziķis Džons Atanasoffs, meklējot veidus, kā vienādojumus atrisināt automātiski, 1937. gadā sāka noskaidrot savas domas, pierakstot elektroniskās skaitļošanas mašīnas pamatīpašības.

Šī mašīna atrisināja vienādojumus, kaut arī to nevarēja ieprogrammēt. Tas tika ražots ar Clifford Berry atbalstu.

Skaitļošana notiek elektroniski

Otrā pasaules kara laikā, kad piedzima modernais elektroniskais dators, tas darbojās kā vecmāte. Militārās prasības pēc aprēķiniem un arī lieli kara budžeti stimulēja jauninājumus.

Pirmie elektroniskie datori bija mašīnas, kas būvētas konkrētiem uzdevumiem. Viņu iestatīšana bija apgrūtinoša un laikietilpīga.

Pirmais elektroniskais dators ar nosaukumu ENIAC tika deklasificēts Otrā pasaules kara beigās, pamudinot inženierus no visas pasaules uzzināt, kā viņi varētu izveidot līdzvērtīgu vai labāku.

Komanda, kas strādāja ENIAC, bija pirmā, kas atzina, ka ir svarīgi saglabāt programmu datorā.

Šīs agrīnās mašīnas parasti kontrolēja, izmantojot vadus, kas bija savienoti ar mātesplati, vai ar adrešu sēriju, kas kodēta uz papīra lentes.

Tādējādi, lai arī šīs mašīnas bija skaidri programmējamas, to programmas netika glabātas datorā.

Džons fon Neimans

Šis matemātiķis uzrakstīja ziņojumu, kurā tika noteikta glabāto programmu datoru konceptuālā bāze.

Viņš mudināja IAS (Institute for Advanced Study) neveikt tikai teorētiskus pētījumus, bet arī to, ka to varētu īstenot, izveidojot reālu datoru.

Mūra skola

Šī skola atbildēja 1946. gadā ar lekciju sēriju. Dalībnieki uzzināja par ENIAC, vispārīgiem datoru veidošanas paņēmieniem, kā arī jauno ideju par programmu glabāšanu atmiņā, ko vēl neviens nebija paveicis.

Viens no palīgiem Maurice Wilkes vadīja Lielbritānijas komandu, kas 1949. gadā Kembridžā uzcēla EDSAC.

No otras puses, Ričards Snyders vadīja Amerikas komandu, kas pabeidza EDVAC Mūra skolā.

Uzglabātās programmas dators, ko izstrādāja fon Neimans, sāka darboties 1951. gadā. IAS padarīja viņa dizainu brīvi pieejamu. Tas izplatīja līdzīgas mašīnas visā pasaulē.

Pirmās paaudzes datoru raksturojums

Vienlaicīgi risiniet tikai vienu problēmu

Pirmās paaudzes datorus definēja ar to, ka lietošanas instrukcijas tika izstrādātas speciāli, lai veiktu uzdevumu, kuram dators bija paredzēts izmantot.

Izmantotā tehnoloģija

Šie datori izmantoja vakuuma caurules CPU shēmām un magnētiskās bungas datu glabāšanai, kā arī elektriskās komutācijas ierīces.

Kā galvenā atmiņa tika izmantota magnētiskā kodola atmiņa. Ievades ierīces bija papīra lentes vai perforētas kartes.

Apstrādes ātrums

Centrālā procesora ātrumi bija ārkārtīgi zemi. Viņiem bija lēna, neefektīva un neuzticama apstrāde zemas precizitātes dēļ. Varēja veikt tikai vienkāršus un tiešus skaitliskus aprēķinus.

izmaksas

Datoru vadīšana bija ļoti dārga. Šīs paaudzes datoru izmēri bija ļoti lieli, un tie aizņēma telpas lielumu.

Turklāt viņi izmantoja lielu daudzumu elektrības, izdalot daudz siltuma, kuras dēļ viņi bieži vien sadalījās.

Programmēšanas valoda

Pirmās paaudzes datori saņēma instrukcijas mašīnvalodā (0 un 1) vai caur elektriskiem ieslēgšanas / izslēgšanas signāliem. Programmēšanas valodu nebija.

Vēlāk montāžas valoda tika izstrādāta lietošanai pirmās paaudzes datoros.

Kad pasaule redzēja, ka datorprogramma tiek glabāta iekšēji, priekšrocības bija acīmredzamas. Katra universitāte, pētniecības institūts un laboratorija vēlējās savu.

Tomēr nebija komerciālu elektronisko datoru ražotāju ar glabātām programmām. Ja jūs to gribējāt, jums tas bija jāveido.

Daudzas no šīm agrīnajām mašīnām bija balstītas uz publicētiem dizainparaugiem. Citi attīstījās patstāvīgi.

programmatūra

Pirmo elektronisko datoru programmēšanai tika dotas instrukcijas viegli saprotamā valodā. Tā bija mašīna vai binārā valoda.

Visi norādījumi šajā valodā tiek doti kā sekvences 1 un 0. Simbols 1 apzīmē elektriskā impulsa klātbūtni, bet 0 apzīmē elektriskā impulsa neesamību.

1 un 0 virknei, piemēram, 11101101, ir īpaša nozīme datoram, kaut arī tā izskatās kā binārs skaitlis.

Programmu rakstīšana mašīnu valodā bija ļoti apgrūtinoša, tāpēc to veica tikai eksperti. Visas instrukcijas un dati tika nosūtīti uz datoru binārā un ciparu formā.

Zema līmeņa programmēšana

Šīs mašīnas bija paredzētas zema līmeņa operācijām. Sistēmas vienlaikus varēja atrisināt tikai vienu problēmu. Nebija montāžas valodas un operētājsistēmas programmatūras.

Tāpēc saskarne ar pirmās paaudzes datoriem notika caur plākstera paneļiem un mašīnu valodu. Tehniķi vadīja elektriskās ķēdes, daudzus vadus pievienojot kontaktligzdām.

Pēc tam viņi tika ievietoti īpašās caurumotajās kartēs un stundām ilgi tika gaidīts kaut kāds aprēķins, vienlaikus arī paļaujoties, ka šī procesa laikā netiks sabojāta katra no tūkstošiem vakuuma caurulēm, lai šī procedūra nebūtu jāiziet no jauna.

Datoru darbs tika veikts partijās, tāpēc piecdesmitajos gados operētājsistēmu sauca par partijas apstrādes sistēmu.

Iekšēji saglabāta programma

Pirmie datori kombinēja aprēķinus ar lielu ātrumu, bet tikai pēc rūpīga programmu konfigurēšanas procesa.

Neviens nezina, kurš nāca klajā ar inovatīvu risinājumu, kā glabāt instrukcijas, kas jums norāda, kā rīkoties datora atmiņā. Tā radās programmatūra, kuru kopš tā laika izmantoja visi datori.

Mančesteras eksperimentālā mašīna bija pirmais dators, kas programmu palaida no atmiņas.

Piecdesmit divas minūtes bija laiks, kad šis dators izmantoja 17 instrukciju programmas izpildi. Tādējādi 1948. gadā dzima glabātais dators.

Aparatūra

Papildus tūkstošiem rezistoru un kondensatoru pirmās paaudzes datoriem tika izmantotas vairāk nekā 18 000 vakuuma caurules, kas nozīmēja, ka skaitļošanas iekārtas aptvēra veselas telpas.

Tukšas mēģenes

Pirmās paaudzes datoru galvenā tehnoloģija bija vakuuma caurules. No 1940. līdz 1956. gadam datoros plaši tika izmantotas vakuuma lampas, kā rezultātā tika iegūta pirmā datoru paaudze.

Šie datori izmantoja vakuuma lampas signāla pastiprināšanai un pārslēgšanai. Caurules bija izgatavotas no stikla tvertnēm, kas bija aizzīmogotas, spuldzīšu lielumā.

Aizzīmogotais stikls ļāva strāvai bez vadiem plūst no pavedieniem uz metāla plāksnēm.

Vakuuma cauruli 1906. gadā izgudroja Lī De Mežs. Šī tehnoloģija bija būtiska 20. gadsimta pirmajā pusē, jo to izmantoja televizoru, radaru, rentgena aparātu un daudzu citu elektronisko ierīču ražošanai.

Vakuuma caurules ieslēdza un beidza ķēdes, ieslēdzot un izslēdzot, kad tās ir pievienotas vai atvienotas.

Ienākšanas un izceļošanas līdzekļi

Ieeja un izeja tika veikta, izmantojot perfokartes, magnētiskās mucas, rakstāmmašīnas un perfokartes lasītājus. Sākumā tehniķi manuāli caurumoja kartes ar caurumiem. Tas tika izdarīts vēlāk, izmantojot datorus.

Pārskatu drukāšanai tika izmantoti elektroniski rakstāmmašīnas, kas ieprogrammēti rakstīšanai uz papīra lentes vai perforētu karšu lasītāja.

Piedāvātie šīs paaudzes datori

ENIAC

Pirmais vispārējas nozīmes elektroniskais dators ar nosaukumu ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) tika uzbūvēts no 1943. līdz 1945. gadam. Tas izmantoja 18 000 vakuuma caurules un 70 000 rezistorus.

Tas bija pirmais liela mēroga dators, kas strādāja elektroniski, bez bremzēšanas ar mehānisku komponentu.

Tās svars bija 30 tonnas. Tas bija apmēram 30 metrus garš, un tā uzstādīšanai bija nepieciešama liela telpa. Viņš varēja aprēķināt ar ātrumu 1900 summas sekundē. Tas tika ieprogrammēts ar vadu, kas bija pievienots mātesplatē.

Tas bija 1000 reizes ātrāks nekā iepriekšējie elektromehāniskie datori, kaut arī mēģinot to pārprogrammēt, tas bija nedaudz lēns.

To projektēja un uzbūvēja Pensilvānijas Universitātes Mūra inženierzinātņu skolā inženieri Džons Maučlijs un Prespers Ekerts.

ENIAC tika izmantots, lai veiktu ar karu saistītus aprēķinus, piemēram, aprēķinus, kas palīdzētu atombumbas uzbūvēšanā. Arī laika prognozei.

EDSAC

Šis dators tika izstrādāts Lielbritānijā. Tas kļuva par pirmo neeksperimentālo glabāto programmu datoru 1949. gadā.

Tas izmantoja dzīvsudraba kavēšanās līniju atmiņu, kas nodrošināja atmiņu daudziem pirmās paaudzes datoriem.

ACE pilota modelis

Šo mašīnu 1950. gadā pabeidza Alans Tīrings Lielbritānijā. Lai arī tā tika uzbūvēta kā testa dators, tā normāli darbojās piecus gadus.

UNIVAC

UNIVAC bija pirmais dators komerciālai lietošanai. Attēla avots: Wikimedia.org

UNIVAC (universālais automātiskais dators) bija pirmais dators, kas paredzēts komerciālai, nemilitārai lietošanai. Izdots 1951. gadā komerciālam klientam, Amerikas Savienoto Valstu skaitīšanas birojam, lai uzskaitītu iedzīvotājus.

Tas varētu izpildīt desmit reizes vairāk summu sekundē nekā ENIAC. Pašreizējos dolāros UNIVAC cena bija 4 996 000 USD.

Vēlāk to izmantoja, lai pārvaldītu algas, uzskaiti un pat prognozētu 1952. gada prezidenta vēlēšanu rezultātus.

Atšķirībā no 18 000 vakuuma caurulēm ENIAC, UNIVAC I izmantoja tikai nedaudz vairāk par 5000 vakuuma caurulēm. Tas arī bija uz pusi mazāks nekā tā priekšgājējs, pārdodot gandrīz 50 vienības.

Priekšrocības un trūkumi

Priekšrocība

- Vakuuma cauruļu tehnoloģijas priekšrocība ir tā, ka tā ļāva ražot digitālus elektroniskos datorus. Vakuuma caurules bija vienīgās šajās dienās pieejamās elektroniskās ierīces, kas ļāva veikt skaitļošanu.

- Šie datori bija sava laika ātrākās skaitļošanas ierīces. Viņiem bija iespēja aprēķināt datus milisekundēs.

- Viņi varētu efektīvi izpildīt sarežģītas matemātikas problēmas.

Trūkumi

- Datori bija ļoti lieli. Tās svars bija apmēram 30 tonnas. Tāpēc tie nemaz nebija pārnēsājami.

- To pamatā bija vakuuma caurules, kuras ātri sabojājās. Tūkstošiem vakuuma cauruļu dēļ dators ļoti ātri pārkarst. Tāpēc bija nepieciešama liela dzesēšanas sistēma. Elektronu izstarojošais metāls viegli sadedzināja vakuuma caurulēs.

- Viņi varētu uzglabāt nelielu informācijas daudzumu. Tika izmantotas magnētiskās bungas, kas nodrošināja ļoti nelielu datu glabāšanu.

-Tiem bija ierobežota komerciāla izmantošana, jo viņu komerciālā produkcija bija ļoti dārga.

- Darba efektivitāte bija zema. Aprēķini tika veikti ar ļoti mazu ātrumu.

- Iebraukšanai tika izmantotas perforētās kartes.

- Viņiem bija ļoti ierobežotas programmēšanas iespējas. Varēja izmantot tikai mašīnu valodu.

- Viņiem bija nepieciešams liels enerģijas patēriņš.

- Viņi nebija ļoti uzticami. Nepieciešama pastāvīga apkope, un viņi strādāja ļoti slikti.

Atsauces

1. Bendžamins Musungu (2018). Datoru paaudzes kopš 1940. gada līdz mūsdienām. Kenijaplekss. Iegūts no: kenyaplex.com.
2. Enciklopēdija (2019). Paaudzes, Datori. Paņemts no: encyclopedia.com.
3. Datorvēsture (2019). Pirmā paaudze. Paņemts no: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). Datoru attīstības vēsture un datora ģenerēšana. Iegūts no: wikieducator.org.
5. Prerana Jain (2018). Datoru paaudzes. Iekļaujiet palīdzību. Paņemts no: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). Datoru ģenerēšana un to iespējas. Paņemts no: kullabs.com.
7. Baitu piezīmes (2019. gads). Piecas datoru paaudzes. Paņemts no: byte-notes.com.
8. Alfrēds Amuno (2019). Datoru vēsture: Datoru paaudžu klasifikācija. Turbo nākotne. Paņemts no: turbofuture.com.