ERSTE GENERATION VON COMPUTERN: GESCHICHTE, EIGENSCHAFTEN, SOFTWARE, HARDWARE - GESCHICHTE - 2025

Die erste Computergeneration war die Anfangsphase, in der diese elektronischen Maschinen im Zeitraum von 1940 bis 1956 eingesetzt wurden. Computer verwendeten die Vakuumröhrentechnologie sowohl für Berechnungs- als auch für Speicher- und Steuerungszwecke.

In frühen Computern der ersten Generation wurde das Konzept der Vakuumröhren verwendet. Diese bestanden aus Glas und enthielten innen ein Filament. Die Entwicklung des Computers begann vom 16. Jahrhundert bis zu seiner heutigen Sichtweise. Der heutige Computer hat sich in den letzten fünfzig Jahren jedoch ebenfalls rasant verändert.

ENIAC-Computer Quelle: US Army Photo (Public Domain) über Wikimedia Commons

Dieser Zeitraum, in dem die Entwicklung des Computers stattfand, kann in Abhängigkeit von der Art der Schaltkreise, die als Computergenerationen bezeichnet werden, in mehrere unterschiedliche Phasen unterteilt werden.

Computergenerationen sind daher die verschiedenen Phasen in der Entwicklung elektronischer Schaltungen, Hardware, Software, Programmiersprachen und anderer technologischer Entwicklungen.

anfängliche Situation

Die ersten elektronischen Computer wurden in den 1940er Jahren hergestellt. Seitdem gab es eine Reihe radikaler Fortschritte in der Elektronik.

Diese Computer waren so groß, dass sie ganze Räume einnahmen. Bei der Durchführung von Vorgängen stützten sie sich auf die Verwendung der Maschinensprache, der Programmiersprache auf der niedrigsten Ebene, die Computer verstanden, und konnten jeweils nur ein Problem lösen.

Die Vakuumröhre war eine elektronische Komponente, die eine viel geringere Arbeitseffizienz aufwies. Daher könnte es ohne ein großartiges Kühlsystem nicht richtig funktionieren, so dass es nicht beschädigt würde.

Das Eingabemedium für Computer der ersten Generation basierte auf Lochkarten, und die Ausgabe wurde in Ausdrucken angezeigt. Die Bediener brauchten Tage und sogar Wochen, um die Verkabelung zur Lösung eines neuen Problems zu arrangieren.

Herkunft und Geschichte der ersten Generation

Atanasoff-Berry-Computer

Der Mathematiker und Physiker John Atanasoff, der nach Wegen suchte, Gleichungen automatisch zu lösen, machte sich 1937 daran, seine Gedanken zu klären und die grundlegenden Eigenschaften einer elektronischen Rechenmaschine aufzuschreiben.

Diese Maschine löste Gleichungen, obwohl sie nicht programmiert werden konnte. Es wurde mit Unterstützung von Clifford Berry produziert.

Computing wird elektronisch

Der Zweite Weltkrieg war eine Hebamme zur Geburt des modernen elektronischen Computers. Militärische Forderungen nach Berechnungen und auch hohe Kriegsbudgets stimulierten die Innovation.

Die ersten elektronischen Computer waren Maschinen, die für bestimmte Aufgaben gebaut wurden. Das Einrichten war umständlich und zeitaufwändig.

Der erste elektronische Computer namens ENIAC wurde am Ende des Zweiten Weltkriegs freigegeben, was zu Anfragen von Ingenieuren auf der ganzen Welt führte, wie sie einen gleichwertigen oder besseren bauen könnten.

Das Team von ENIAC erkannte als erstes die Bedeutung des Konzepts, das Programm im Computer zu speichern.

Diese frühen Maschinen wurden im Allgemeinen durch Kabel gesteuert, die mit dem Motherboard verbunden waren, oder durch eine Reihe von Adressen, die auf Papierband codiert waren.

Obwohl diese Maschinen eindeutig programmierbar waren, wurden ihre Programme nicht intern im Computer gespeichert.

John von Neumann

Dieser Mathematiker schrieb einen Bericht, in dem der konzeptionelle Rahmen für Computer mit gespeicherten Programmen festgelegt wurde.

Er ermutigte das IAS (Institute for Advanced Study), nicht nur theoretische Studien durchzuführen, sondern diese durch die Herstellung eines echten Computers in die Praxis umzusetzen.

Moore Schule

Diese Schule antwortete 1946 mit einer Reihe von Vorlesungen. Die Teilnehmer lernten ENIAC, allgemeine Techniken zum Erstellen von Computern und die neue Idee, Programme im Speicher zu speichern, kennen, die noch niemand gemacht hatte.

Einer der Assistenten, Maurice Wilkes, leitete das britische Team, das 1949 in Cambridge den EDSAC baute.

Auf der anderen Seite leitete Richard Snyder das amerikanische Team, das die EDVAC an der Moore School absolvierte.

Der von von Neumann entwickelte gespeicherte Programmcomputer wurde 1951 in Betrieb genommen. Der IAS stellte sein Design frei zur Verfügung. Dies verbreitete ähnliche Maschinen auf der ganzen Welt.

Eigenschaften der ersten Computergeneration

Lösen Sie jeweils nur ein Problem

Computer der ersten Generation wurden durch die Tatsache definiert, dass Betriebsanweisungen speziell für die Ausführung der Aufgabe erstellt wurden, für die der Computer verwendet werden sollte.

Technologie verwendet

Diese Computer verwendeten Vakuumröhren für CPU-Schaltungen und Magnettrommeln zur Datenspeicherung sowie elektrische Schaltgeräte.

Als Hauptspeicher wurde ein Magnetkernspeicher verwendet. Die Eingabegeräte waren Papierbänder oder Lochkarten.

Verarbeitungsgeschwindigkeit

Die CPU-Geschwindigkeiten waren extrem niedrig. Sie hatten eine langsame, ineffiziente und unzuverlässige Verarbeitung aufgrund geringer Präzision. Es konnten nur einfache und direkte numerische Berechnungen durchgeführt werden.

kosten

Der Betrieb von Computern war sehr teuer. Computer dieser Generation waren sehr groß und nahmen einen Raum von der Größe eines Raumes ein.

Darüber hinaus verbrauchten sie viel Strom und erzeugten viel Wärme, was häufig zu einem Ausfall führte.

Programmiersprache

Computer der ersten Generation erhielten Anweisungen in Maschinensprache (0 und 1) oder durch elektrische Ein / Aus-Signale. Es gab keine Programmiersprachen.

Später wurde die Assemblersprache für Computer der ersten Generation entwickelt.

Als die Welt sah, dass ein Computerprogramm intern gespeichert war, lagen die Vorteile auf der Hand. Jede Universität, jedes Forschungsinstitut und jedes Labor wollte eine eigene.

Es gab jedoch keine kommerziellen Hersteller elektronischer Computer mit gespeicherten Programmen. Wenn Sie eines wollten, mussten Sie es bauen.

Viele dieser frühen Maschinen basierten auf veröffentlichten Entwürfen. Andere entwickelten sich unabhängig voneinander.

Software

Um die ersten elektronischen Computer zu programmieren, wurden Anweisungen in einer Sprache gegeben, die sie leicht verstehen konnten. Das war maschinelle oder binäre Sprache.

Jede Anweisung in dieser Sprache erfolgt in Form von Folgen von 1 und 0. Das Symbol 1 steht für das Vorhandensein eines elektrischen Impulses und die 0 für das Fehlen eines elektrischen Impulses.

Eine Zeichenfolge mit Einsen und Nullen, z. B. 11101101, hat für den Computer eine bestimmte Bedeutung, obwohl sie wie eine Binärzahl aussieht.

Das Schreiben von Programmen in Maschinensprache war sehr umständlich und wurde nur von Experten durchgeführt. Alle Anweisungen und Daten wurden in binärer numerischer Form an den Computer gesendet.

Low-Level-Programmierung

Diese Maschinen waren für den Betrieb auf niedriger Ebene vorgesehen. Die Systeme konnten jeweils nur ein Problem lösen. Es gab keine Assemblersprache und keine Betriebssystemsoftware.

Daher erfolgte die Schnittstelle zu Computern der ersten Generation über Patch-Panels und Maschinensprache. Techniker verdrahteten Stromkreise, indem sie zahlreiche Drähte an Steckdosen anschlossen.

Dann wurden sie in bestimmte Lochkarten gelegt und eine Art von Berechnung wurde stundenlang gewartet, wobei gleichzeitig darauf vertraut wurde, dass jede der Tausenden von Vakuumröhren während dieses Vorgangs nicht beschädigt werden würde, um diesen Vorgang nicht erneut durchlaufen zu müssen.

Computerarbeit wurde in Stapeln ausgeführt, daher wurde das Betriebssystem in den 1950er Jahren als Stapelverarbeitungssystem bezeichnet.

Intern gespeichertes Programm

Die ersten Computer kombinierten Berechnungen mit großer Geschwindigkeit, jedoch erst nach einem sorgfältigen Konfigurationsprozess der Programme.

Niemand weiß, wer auf die innovative Lösung zum Speichern von Anweisungen gekommen ist, die Ihnen sagen, was Sie im Speicher Ihres Computers tun sollen. Es war die Geburtsstunde der Software, die seitdem von allen Computern verwendet wird.

Die Manchester-Versuchsmaschine war der erste Computer, der ein Programm aus dem Speicher ausführte.

Zweiundfünfzig Minuten war die Zeit, die dieser Computer verwendete, um ein Programm mit 17 Anweisungen auszuführen. So wurde 1948 der Computer mit gespeicherten Programmen geboren.

Hardware

Computer der ersten Generation verfügten nicht nur über Tausende von Widerständen und Kondensatoren, sondern verwendeten auch mehr als 18.000 Vakuumröhren, was bedeutete, dass die Recheneinrichtungen ganze Räume abdeckten.

Röhrchen leeren

Die Haupttechnologie für Computer der ersten Generation waren Vakuumröhren. Von 1940 bis 1956 wurden Vakuumröhren häufig in Computern verwendet, was zur ersten Generation von Computern führte.

Diese Computer verwendeten Vakuumröhren zur Signalverstärkung und zum Schalten. Die Röhren bestanden aus versiegelten Glasgefäßen von der Größe von Glühbirnen.

Das versiegelte Glas ließ den Strom drahtlos von den Filamenten zu den Metallplatten fließen.

Die Vakuumröhre wurde 1906 von Lee De Forest erfunden. Diese Technologie war in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts unverzichtbar, da damit Fernseher, Radargeräte, Röntgengeräte und eine Vielzahl anderer elektronischer Geräte hergestellt wurden.

Vakuumröhren starteten und beendeten Stromkreise durch Ein- und Ausschalten beim Anschließen oder Trennen.

Ein- und Ausstiegsmittel

Der Ein- und Ausstieg erfolgte mit Lochkarten, Magnettrommeln, Schreibmaschinen und Lochkartenlesern. Zunächst stanzten die Techniker die Karten manuell mit Löchern. Dies wurde später mit Computern durchgeführt.

Zum Drucken der Berichte wurden elektronische Schreibmaschinen verwendet, die so programmiert waren, dass sie auf ein Papierband oder einen Lochkartenleser schreiben konnten.

Ausgewählte Computer dieser Generation

ENIAC

Der erste universell betriebene elektronische Computer namens ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) wurde zwischen 1943 und 1945 gebaut. Er verwendete 18.000 Vakuumröhren und 70.000 Widerstände.

Es war der erste Großcomputer, der elektronisch arbeitete, ohne von einer mechanischen Komponente gebremst zu werden.

Sein Gewicht betrug 30 Tonnen. Es war ungefähr 30 Meter lang und benötigte viel Platz, um es zu installieren. Er konnte mit einer Rate von 1.900 Summen pro Sekunde rechnen. Es wurde mit einer Verkabelung programmiert, die an das Motherboard angeschlossen war.

Es war 1000-mal schneller als frühere elektromechanische Computer, obwohl es beim Versuch, es neu zu programmieren, etwas langsam war.

Es wurde an der Moore School of Engineering der University of Pennsylvania von den Ingenieuren John Mauchly und Presper Eckert entworfen und gebaut.

Die ENIAC wurde verwendet, um kriegsbedingte Berechnungen durchzuführen, beispielsweise Berechnungen zur Unterstützung des Aufbaus der Atombombe. Auch für Wettervorhersagen.

EDSAC

Dieser Computer wurde in Großbritannien entwickelt. Es wurde 1949 der erste nicht experimentelle gespeicherte Programmcomputer.

Es wurde ein Speicher mit Quecksilberverzögerungsleitungen verwendet, der vielen Computern der ersten Generation Speicher zur Verfügung stellte.

ACE-Pilotmodell

Diese Maschine wurde 1950 von Alan Turing in Großbritannien fertiggestellt. Obwohl sie als Testcomputer gebaut wurde, war sie fünf Jahre lang im normalen Betrieb.

UNIVAC

Der UNIVAC war der erste Computer für den kommerziellen Einsatz. Bildquelle: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) war der erste Computer, der für den kommerziellen, nichtmilitärischen Einsatz entwickelt wurde. 1951 an einen gewerblichen Kunden, das United States Census Bureau, ausgestellt, um die allgemeine Bevölkerung zu zählen.

Es könnte zehnmal mehr Summen pro Sekunde ausführen als die ENIAC. In aktuellen Dollars lag der Preis für UNIVAC bei 4.996.000 USD.

Es wurde später verwendet, um die Gehaltsabrechnung und Aufzeichnungen zu verwalten und sogar die Ergebnisse der Präsidentschaftswahlen von 1952 vorherzusagen.

Im Gegensatz zu den 18.000 Vakuumröhren bei ENIAC verwendete UNIVAC I nur etwas mehr als 5.000 Vakuumröhren. Es war auch halb so groß wie sein Vorgänger und verkaufte fast 50 Einheiten.

Vorteile und Nachteile

Vorteil

- Der Vorteil der Vakuumröhrentechnologie besteht darin, dass die Herstellung digitaler elektronischer Computer möglich ist. Vakuumröhren waren damals die einzigen verfügbaren elektronischen Geräte, die das Rechnen ermöglichten.

- Diese Computer waren die schnellsten Computer ihrer Zeit. Sie konnten Daten in Millisekunden berechnen.

- Sie könnten komplexe mathematische Probleme effizient ausführen.

Nachteile

- Computer waren sehr groß. Sein Gewicht betrug etwa 30 Tonnen. Daher waren sie überhaupt nicht tragbar.

- Sie basierten auf Vakuumröhren, die schnell beschädigt wurden. Der Computer wurde aufgrund der Tausenden von Vakuumröhren sehr schnell überhitzt. Daher wurde ein großes Kühlsystem benötigt. Elektronen emittierendes Metall brannte leicht in Vakuumröhren.

- Sie könnten eine kleine Menge an Informationen speichern. Es wurden Magnettrommeln verwendet, die nur sehr wenig Datenspeicher bereitstellten.

- Sie hatten eine begrenzte kommerzielle Nutzung, da ihre kommerzielle Produktion sehr teuer war.

- Die Arbeitseffizienz war gering. Die Berechnungen wurden mit sehr geringer Geschwindigkeit durchgeführt.

- Für den Eintritt wurden Lochkarten verwendet.

- Sie hatten sehr begrenzte Programmiermöglichkeiten. Es konnte nur Maschinensprache verwendet werden.

- Sie erforderten einen hohen Stromverbrauch.

- Sie waren nicht sehr zuverlässig. Ständige Wartung war erforderlich und sie arbeiteten sehr schlecht.

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