第一代计算机：历史，特征，软件，硬件 - 历史 - 2025

所述第一代计算机是在其中这些电子机器中使用，在此期间从用于真空管技术两者计算和存储和控制目的1940年到1956年的计算机的初始阶段。

在早期的第一代计算机中，使用了真空管的概念。它们由玻璃制成，内部装有细丝。计算机的发展始于16世纪，直到今天人们可以看到它。但是，在过去的五十年中，当今的计算机也发生了快速变化。

ENIAC计算机来源：通过Wikimedia Commons获得的美国陆军照片（公共领域）

根据开关电路的类型（称为计算机世代），可以将计算机演化的这一时期分为几个不同的阶段。

因此，计算机时代是电子电路，硬件，软件，编程语言和其他技术发展的不同阶段。

初始情况

第一台电子计算机是在1940年代制造的，从那时起，电子技术取得了许多根本性的进步。

这些计算机非常庞大，以至于占用了整个房间。为了执行操作，他们依靠使用机器语言，这是计算机可以理解的最低级别的编程语言，并且一次只能解决一个问题。

真空管是一种电子部件，其工作效率低得多。因此，如果没有强大的冷却系统，它将无法正常运行，从而不会损坏它。

第一代计算机的输入介质是基于打孔卡的，输出以印刷品显示。解决新问题需要接线员花费几天甚至几周的时间来安排布线。

第一代的起源和历史

Atanasoff-Berry计算机

数学家和物理学家约翰·阿塔纳索夫（John Atanasoff）寻找自动求解方程的方法，于1937年开始澄清自己的思想，写下了电子计算机的基本特征。

尽管无法编程，但该机器可以求解方程式。它是在Clifford Berry的支持下生产的。

计算走向电子

第二次世界大战是现代电子计算机诞生的助产士。军事上对计算的需求以及高额的战争预算刺激了创新。

第一台电子计算机是为特定任务而制造的机器。设置它们既麻烦又费时。

在第二次世界大战结束时，第一台名为ENIAC的电子计算机被解密，这促使世界各地的工程师开始询问如何建立一个平等或更好的计算机。

在ENIAC工作的团队是第一个认识到将程序存储在计算机中这一概念的重要性的团队。

这些早期的机器通常由连接到主板的布线或纸带上编码的一系列地址控制。

因此，尽管这些机器可以清晰地编程，但是它们的程序并未内部存储在计算机中。

约翰·冯·诺伊曼

这位数学家写了一份报告，建立了存储程序计算机的概念框架。

他鼓励IAS（高级研究学院）不仅进行理论研究，而且可以通过制造一台真正的计算机将其付诸实践。

摩尔学校

这所学校在1946年做出了一系列的回应。与会者了解了ENIAC，构建计算机的通用技术以及关于将程序存储在内存中的新想法，这还没有人做过。

其中一位助手莫里斯·威尔克斯（Maurice Wilkes）领导了一支于1949年在剑桥建立EDSAC的英国团队。

另一方面，理查德·斯奈德（Richard Snyder）带领美国团队在摩尔学校完成了EDVAC。

由冯·诺依曼（von Neumann）开发的存储程序计算机于1951年投入使用。IAS免费提供其设计。这将类似的机器传播到世界各地。

第一代计算机的特征

一次只解决一个问题

第一代计算机的定义是通过专门执行操作指令来执行将要使用的计算机的任务。

使用的技术

这些计算机将真空管用于CPU电路，将磁鼓用于数据存储，以及电气开关设备。

磁芯存储器用作主存储器。输入设备是纸带或打孔卡。

处理速度

CPU速度极低。由于精度低，它们的处理速度慢，效率低且不可靠。只能执行简单直接的数值计算。

成本

运行计算机非常昂贵。这一代计算机的体积非常大，占用了一个房间大小的空间。

此外，他们使用大量的电能，产生大量的热量，这常常导致它们崩溃。

程式语言

第一代计算机以机器语言（0和1）或电子开/关信号接收指令。没有编程语言。

后来，开发了汇编语言以用于第一代计算机。

一旦世界看到计算机程序存储在内部，好处就显而易见了。每所大学，研究所和实验室都希望拥有自己的一所。

但是，没有商业的电子计算机制造商具有存储的程序。如果您想要一个，则必须构建它。

这些早期机器中有许多是基于已发布的设计。其他人独立开发。

软件

为了对第一台电子计算机进行编程，以易于理解的语言给出了指令。那是机器语言或二进制语言。

该语言中的任何指令均以1和0的序列形式给出。符号1表示存在电脉冲，符号0表示不存在电脉冲。

字符串1和0（例如11101101）对计算机具有特定的含义，即使它看起来像是二进制数。

用机器语言编写程序非常麻烦，因此只能由专家来完成。所有指令和数据都以二进制数字形式发送到计算机。

低级编程

这些机器旨在用于低级操作。这些系统一次只能解决一个问题。没有汇编语言，也没有操作系统软件。

因此，与第一代计算机的接口是通过配线架和机器语言实现的。技术人员通过将大量电线连接到插座来对电路进行接线。

然后将它们放入特定的打孔卡中，并等待数小时的计算，同时还要相信在此过程中不会损坏数千个真空管中的每一个，从而不必再次执行此过程。

计算机工作是成批完成的，因此在1950年代，该操作系统被称为批处理系统。

内部存储程序

第一台计算机以很高的速度将计算组合在一起，但是只有在仔细配置程序之后才能进行。

没有人知道谁提出了一种创新的存储指令存储解决方案，该指令可以告诉您计算机内存中该做什么。从那以后，所有计算机都使用了软件。

曼彻斯特实验机是第一台从内存运行程序的计算机。

这台计算机用来执行17条指令程序的时间是52分钟。因此，1948年，存储程序计算机诞生了。

硬件

第一代计算机除了具有数千个电阻器和电容器之外，还使用多达18,000根真空管，这意味着计算设施覆盖了整个房间。

空管

第一代计算机的主要技术是真空管。从1940年到1956年，真空管被广泛用于计算机中，从而产生了第一代计算机。

这些计算机使用真空管进行信号放大和切换。试管由密封的玻璃容器制成，其大小与灯泡的大小相同。

密封的玻璃允许电流从灯丝无线流到金属板。

真空管由Lee De Forest于1906年发明。这项技术在20世纪上半叶至关重要，因为它被用于制造电视，雷达，X射线机以及各种其他电子设备。

真空管在连接或断开时通过打开和关闭来启动和结束电路。

出入途径

出入使用打孔卡，磁鼓，打字机和打孔卡读取器完成。最初，技术人员手动在卡上打孔。稍后使用计算机完成此操作。

电子打字机被编程为可以在纸带或打孔卡阅读器上进行书写，以打印报告。

这一代特色计算机

ENIAC

第一台通用的操作电子计算机称为ENIAC（电子数值积分器和计算机），建于1943年至1945年之间。它使用了18,000个真空管和70,000个电阻器。

它是第一台以电子方式工作的大型计算机，不会被任何机械部件制动。

它的重量是30吨。它长约30米，需要很大的空间才能安装。他每秒可以计算1900个总数。使用插入主板的布线对它进行编程。

它比以前的机电计算机快1000倍，尽管在尝试对其进行重新编程时有点慢。

它是由宾夕法尼亚大学的摩尔工程学院由工程师John Mauchly和Presper Eckert设计和建造的。

ENIAC用于执行与战争有关的计算，例如有助于原子弹建造的计算。也用于天气预报。

埃萨克

该计算机是在英国开发的。1949年，它成为第一台非实验性存储程序计算机。

它使用了汞延迟线存储器，该存储器为许多第一代计算机提供了存储器。

ACE飞行员模型

这台机器是由英国的艾伦·图灵（Alan Turing）于1950年完成的。尽管它是作为测试计算机制造的，但已正常运行了五年。

UNIVAC

UNIVAC是第一台用于商业用途的计算机。图片来源：Wikimedia.org

UNIVAC（通用自动计算机）是第一台设计用于商业，非军事用途的计算机。1951年发行给美国人口普查局的商业客户，以计算总人口。

它每秒执行的总和是ENIAC的十倍。以当前美元计算，UNIVAC定价为4,996,000美元。

后来它被用来管理工资，记录，甚至预测1952年总统大选的结果。

与ENIAC的18,000个真空管不同，UNIVAC I仅使用了5,000多个真空管。它的体积也只有前代的一半，售出近50台。

的优点和缺点

优点

-真空管技术的优势在于它使数字电子计算机的制造成为可能。真空管是当时唯一可用的电子设备，这使得计算成为可能。

-这些计算机是当时最快的计算设备。他们有能力以毫秒为单位计算数据。

-他们可以有效地执行复杂的数学问题。

缺点

-电脑很大。它的重量约为30吨。因此，它们根本不是便携式的。

-它们基于迅速损坏的真空管。由于成千上万的真空管，计算机非常迅速地过热。因此，需要大型冷却系统。电子发射金属在真空管中容易燃烧。

-他们可以存储少量信息。使用了磁鼓，几乎没有数据存储。

-它们的商业用途有限，因为其商业生产非常昂贵。

-工作效率低。计算以非常低的速度进行。

-使用打孔卡进入。

-他们的编程能力非常有限。只能使用机器语言。

-他们需要大量的电力消耗。

-不是很可靠。需要持续维护，并且它们的工作非常差。

参考文献

1. 本杰明·穆桑古（Benjamin Musungu）（2018）。从1940年至今的几代人计算机。肯雅波。取自：kenyaplex.com。
2. 百科全书（2019）。几代人，计算机。摘自：encyclopedia.com。
3. 计算机历史（2019）。第一代。摘自：computerhistory.org。
4. 维基百科（2019）。计算机发展历史和计算机生成。摘自：Wikieducator.org。
5. Prera​​na Jain（2018）。几代人的计算机。包括帮助。摘自：includehelp.com。
6. Kullabs（2019）。计算机的生成及其功能。取自：kullabs.com。
7. 字节注释（2019）。五代计算机。摘自：byte-notes.com。
8. 阿尔弗雷德·阿蒙诺（2019）。计算机历史：计算机世代的分类。加速未来。摘自：turbofuture.com。