הדור הראשון של מחשבים: היסטוריה, מאפיינים, תוכנה, חומרה - הִיסטוֹרִיָה - 2025

הדור הראשון של מחשבי היה השלב הראשוני שבו מכונות אלקטרוניות אלה שימשו, במהלך התקופה שבין 1940 ל -1956 מחשבים בשימוש בטכנולוגיה צינור ואקום הן חישוב ועניין אחסון ובקרה.

במחשבי הדור הראשון מוקדם נעשה שימוש במושג צינורות ואקום. אלה היו עשויים זכוכית והכילו נימה בפנים. האבולוציה של המחשב התחילה מהמאה ה -16 ועד לאופן בו ניתן לצפות בה כיום. עם זאת, המחשב של היום עבר גם כן שינוי מהיר במהלך חמישים השנים האחרונות.

מקור מחשב ENIAC: תמונה של צבא ארה"ב (רשות הרבים) באמצעות ויקימדיה

ניתן לחלק את התקופה הזו, שבמהלכה התרחשה ההתפתחות של המחשב, למספר שלבים שונים, בהתאם לסוג מעגלי המיתוג, המכונים דורות מחשבים.

לכן דורות מחשבים הם השלבים השונים בהתפתחות מעגלים אלקטרוניים, חומרה, תוכנה, שפות תכנות ופיתוחים טכנולוגיים אחרים.

מצב ראשוני

המחשבים האלקטרוניים הראשונים נוצרו בשנות הארבעים של המאה העשרים. מאז חלו מספר התקדמויות קיצוניות בתחום האלקטרוניקה.

המחשבים האלה היו כה גדולים עד שתפסו חדרים שלמים. כדי לבצע פעולות הסתמכו על השימוש בשפת מכונה, שהייתה שפת התכנות ברמה הנמוכה ביותר שהמחשבים הבינו, והם יכלו רק לפתור בעיה אחת בכל פעם.

צינור הוואקום היה רכיב אלקטרוני בעל יעילות עבודה נמוכה בהרבה. לכן הוא לא יכול היה לתפקד כראוי ללא מערכת קירור נהדרת כך שלא תיפגע.

אמצעי הקלט למחשבי הדור הראשון התבסס על כרטיסי אגרוף, והפלט הוצג בהדפסים. לקח למפעילים ימים ואפילו שבועות לארגן את החיווט כדי לפתור בעיה חדשה.

מקורו וההיסטוריה של הדור הראשון

מחשב Atanasoff-Berry

המתמטיקאי והפיזיקאי ג'ון אטנסוף, מחפש דרכים לפתור משוואות באופן אוטומטי, החל בבירור מחשבותיו בשנת 1937, ורשם את המאפיינים הבסיסיים של מכונת מחשוב אלקטרונית.

מכונה זו פתרה משוואות, אם כי לא ניתן היה לתכנת אותה. זה הופק בתמיכת קליפורד ברי.

המחשוב נעשה אלקטרוני

מלחמת העולם השנייה שימשה כמיילדת עד לידתו של המחשב האלקטרוני המודרני. דרישות צבאיות לחישובים וגם תקציבי מלחמה גבוהים עוררו חדשנות.

המחשבים האלקטרוניים הראשונים היו מכונות שנבנו למשימות ספציפיות. הקמתם הייתה מסורבלת וגוזלת זמן.

המחשב האלקטרוני הראשון, שנקרא ENIAC, סווג מחדש בסוף מלחמת העולם השנייה, מה שהביא לפניות מהנדסים ברחבי העולם כיצד הם יכולים לבנות מחשב שווה או טוב יותר.

הצוות שעבד ב- ENIAC היה הראשון שהכיר בחשיבות הרעיון של אחסון התוכנית בתוך המחשב.

מכונות מוקדמות אלה נשלטו בדרך כלל על ידי חיווט שהיה מחובר ללוח האם או על ידי סדרת כתובות המקודדות על גבי נייר נייר.

לפיכך, על אף שמכונות אלה היו ניתנות לתכנות בבירור, התוכניות שלהם לא אוחסנו באופן פנימי במחשב.

ג'ון פון נוימן

מתמטיקאי זה כתב דוח הקובע את המסגרת הרעיונית למחשבים בתוכנית מאוחסנת.

הוא עודד את ה- IAS (מכון ללימודים מתקדמים) לא לעשות רק לימודים עיוניים, אלא שניתן יהיה ליישם אותו על ידי יצירת מחשב אמיתי.

בית ספר מור

בית ספר זה הגיב בשנת 1946 בסדרת הרצאות. המשתתפים למדו על ENIAC, טכניקות כלליות לבניית מחשבים, וגם הרעיון החדש לאחסון תוכניות בזיכרון, שאיש עדיין לא עשה.

אחד העוזרים, מוריס וילקס, הוביל את הצוות הבריטי שבנה את ה- EDSAC בקיימברידג 'בשנת 1949.

מצד שני, ריצ'רד סניידר הוביל את הקבוצה האמריקאית שהשלימה את ה- EDVAC בבית הספר מור.

מחשב התוכנה המאוחסן שפותח על ידי פון נוימן הפך לפעול בשנת 1951. IAS הפך את עיצובו לזמין באופן חופשי. זה הפיץ מכונות דומות ברחבי העולם.

מאפייני הדור הראשון של המחשבים

לפתור בעיה אחת בלבד בכל פעם

מחשבים מהדור הראשון הוגדרו על ידי העובדה כי הוראות הפעלה נוצרו במיוחד כדי לבצע את המשימה שלשמה היה אמור להשתמש המחשב.

טכנולוגיה בשימוש

מחשבים אלה השתמשו בצינורות ואקום למעגלי מעבד ותופים מגנטיים לאחסון נתונים, כמו גם במכשירי מיתוג חשמליים.

זיכרון ליבה מגנטי שימש כזיכרון הראשי. התקני הקלט היו קלטות נייר או כרטיסים אגרופים.

מהירות עיבוד

מהירויות מעבד היו נמוכות ביותר. היה להם עיבוד איטי, לא יעיל ולא אמין בגלל דיוק נמוך. ניתן לבצע רק חישובים מספריים פשוטים וישירים.

עֲלוּת

מחשבים היו יקרים מאוד להפעלה. מחשבים מהדור הזה היו גדולים מאוד בגודלם ותפסו שטח בגודל החדר.

בנוסף, הם השתמשו בכמות גדולה של חשמל, והניבו חום רב, מה שלרוב גרם להם להתפרק.

שפת תכנות

מחשבים מהדור הראשון קיבלו הוראות בשפת מכונה (0 ו- 1) או באמצעות אותות הפעלה / כיבוי חשמליים. לא היו שפות תכנות.

מאוחר יותר פותחה שפת הרכבה לשימוש במחשבי הדור הראשון.

ברגע שהעולם ראה שתוכנת מחשב מאוחסנת באופן פנימי, היתרונות היו ברורים. כל אוניברסיטה, מכון מחקר ומעבדה רצו אחת משל עצמה.

עם זאת, לא היו יצרני מחשבים אלקטרוניים מסחריים עם תוכניות מאוחסנות. אם רצית כזה, היית צריך לבנות אותו.

רבות מהמכונות המוקדמות הללו התבססו על עיצובים שפורסמו. אחרים התפתחו באופן עצמאי.

תוֹכנָה

כדי לתכנת את המחשבים האלקטרוניים הראשונים, ניתנו הוראות בשפה שהם יכלו להבין בקלות. זו הייתה שפה מכונה או בינארית.

כל הוראה בשפה זו ניתנת בצורת רצפים של 1 ו- 0. הסמל 1 מייצג נוכחות של דופק חשמלי וה- 0 מייצג את היעדר הדופק החשמלי.

למחרוזת של 1 ו- 0, כמו 11101101, יש משמעות ספציפית למחשב, למרות שהוא נראה כמו מספר בינארי.

כתיבת תוכניות בשפת מכונה הייתה מסורבלת מאוד, כך שהיא נעשתה רק על ידי מומחים. כל ההוראות והנתונים נשלחו למחשב בצורה מספרית בינארית.

תכנות ברמה נמוכה

מכונות אלה נועדו לפעולות ברמה נמוכה. המערכות יכלו לפתור בעיה אחת בלבד בכל פעם. לא הייתה שפת הרכבה ולא הייתה תוכנת מערכת הפעלה.

לכן הממשק למחשבי הדור הראשון היה דרך לוחות תיקון ושפת מכונה. טכנאים חיוו מעגלים חשמליים על ידי חיבור חוטים רבים לשקעים.

אחר כך הוכנסו לכרטיסי אגרוף ספציפיים וחישוב כלשהו חיכה במשך שעות תוך אמון כי כל אחד מאלפי שפופרות הוואקום לא ייפגעו במהלך התהליך הזה, כך שלא יצטרכו לעבור הליך זה שוב.

עבודת מחשבים נעשתה בקבוצות, כך שבשנות החמישים מערכת ההפעלה נקראה מערכת עיבוד האצווה.

תוכנית המאוחסנת באופן פנימי

המחשבים הראשונים שילבו חישובים במהירות רבה, אך רק לאחר תהליך קפדני של הגדרת התוכניות.

איש אינו יודע מי מצא את הפיתרון החדשני של אחסון הוראות שאומרות לך מה לעשות בזיכרון המחשב. זו הייתה לידתה של תוכנה, ששימשה מאז את כל המחשבים מאז.

מכונת הניסוי במנצ'סטר הייתה המחשב הראשון שהריץ תוכנית מהזיכרון.

חמישים ושתיים דקות היה הזמן בו השתמש במחשב הזה כדי להפעיל תוכנית של 17 הוראות. וכך, בשנת 1948 נולד מחשב התוכנה המאוחסנת.

חוּמרָה

מלבד היותם אלפי נגדים וקבלים, מחשבי הדור הראשון השתמשו ביותר מ- 18,000 צינורות ואקום, מה שאומר שמתקני המחשוב כיסו חדרים שלמים.

צינורות ריקים

החלק הטכנולוגי העיקרי למחשבי הדור הראשון היה צינורות ואקום. בשנים 1940 - 1956 נעשה שימוש נרחב בצינורות ואקום במחשבים, והתוצאה הייתה הדור הראשון של המחשבים.

מחשבים אלה השתמשו בצינורות ואקום למטרות הגברה ומיתוג של האות. הצינורות היו עשויים מכלי זכוכית אטומים, בגודל של נורות.

הזכוכית האטומה אפשרה לזרם באופן אלחוטי מהחוטים אל לוחות המתכת.

צינור הוואקום הומצא בשנת 1906 על ידי לי דה פורסט. טכנולוגיה זו הייתה חיונית במחצית הראשונה של המאה העשרים, שכן היא שימשה לייצור טלוויזיות, מכ"מים, מכונות רנטגן ומגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים אחרים.

צינורות ואקום התחילו וסיימו מעגלים על ידי כיבוי וכיבוי כאשר הם מחוברים או מנותקים.

אמצעי כניסה ויציאה

הכניסה והיציאה נעשתה באמצעות כרטיסי אגרוף, תופים מגנטיים, מכונת כתיבה וקוראי כרטיסי אגרוף. בתחילה, טכנאים הכו ידנית את הקלפים בחורים. הדבר נעשה מאוחר יותר באמצעות מחשבים.

מכונות כתיבה אלקטרוניות, שתוכנתו לכתוב על קלטת נייר או קורא כרטיסים מנוקב, שימשו להדפסת הדוחות.

מחשבים מומלצים מהדור הזה

ENIAC

המחשב האלקטרוני הראשון להפעלה המיועד לשימוש כללי, הנקרא ENIAC (אינטגרציה נומרית אלקטרונית ומחשבים), נבנה בין השנים 1943 - 1945. הוא השתמש ב- 18,000 צינורות ואקום ו -70,000 נגדים.

זה היה המחשב הגדול בקנה מידה גדול שעבד אלקטרונית, מבלי שנבלם על ידי רכיב מכני כלשהו.

משקלו היה 30 טון. אורכו כ -30 מטרים ונדרש שטח גדול להתקנתו. הוא יכול היה לחשב בשיעור של 1,900 סכומים לשנייה. היא תוכנתה באמצעות חיווט שמחובר ללוח האם.

זה היה מהיר פי אלף מהמחשבים האלקטרומכניים הקודמים, למרות שהיה מעט איטי כשניסו לתכנת אותו מחדש.

הוא תוכנן ונבנה בבית הספר להנדסה מור באוניברסיטת פנסילבניה על ידי המהנדסים ג'ון מאושלי ופרפר אקרט.

ה- ENIAC שימש לביצוע חישובים הקשורים למלחמה, כמו חישובים שיעזרו בבניית הפצצה האטומית. גם לגבי תחזיות מזג אוויר.

EDSAC

מחשב זה פותח בבריטניה. זה הפך למחשב התוכנה המאוחסן הראשון שאינו ניסיוני בשנת 1949.

הוא השתמש בזיכרון של קווי עיכוב כספית, שסיפקו זיכרון למחשבים רבים מהדור הראשון.

דגם טייס ACE

מכונה זו הושלמה על ידי אלן טיורינג בבריטניה בשנת 1950. למרות שהיא נבנתה כמחשב מבחן, היא הייתה בפעולה רגילה במשך חמש שנים.

יוניווק

UNIVAC היה המחשב הראשון לשימוש מסחרי. מקור תמונה: Wikimedia.org

UNIVAC (מחשב אוטומטי אוניברסלי) היה המחשב הראשון שנועד לשימוש מסחרי ולא צבאי. הונפק בשנת 1951 ללקוח מסחרי, הלשכה למפקד ארצות הברית, למנות את האוכלוסייה הכללית.

זה יכול לבצע סכומים פי עשרה יותר בשנייה מאשר ה- ENIAC. בדולרים הנוכחיים, מחיר UNIVAC היה 4,996,000 דולר.

בהמשך שימש לניהול שכר, רישומים ואפילו לחיזוי תוצאות הבחירות לנשיאות בשנת 1952.

שלא כמו 18,000 צינורות ואקום ב- ENIAC, UNIVAC השתמשתי רק במעל 5,000 צינורות ואקום. זה היה גם מחצית מגודלו של קודמו, ומכר כמעט 50 יחידות.

יתרונות וחסרונות

יתרון

- היתרון של טכנולוגיית צינור ואקום הוא בכך שהאפשר ייצור של מחשבים אלקטרוניים דיגיטליים אפשרי. צינורות ואקום היו המכשירים האלקטרוניים היחידים שהיו זמינים באותם הימים, מה שהאפשר את המחשוב.

- מחשבים אלה היו מכשירי המחשוב המהירים ביותר בתקופתם. היה להם את היכולת לחשב נתונים באלפיות השנייה.

הם יכולים לבצע בעיות מתמטיות מורכבות ביעילות.

חסרונות

- מחשבים היו גדולים מאוד בגודלם. משקלו היה בערך 30 טון. לכן הם לא היו ניידים כלל.

- הם התבססו על צינורות ואקום, שנפגעו במהירות. המחשב התחמם יתר על המידה במהירות רבה בגלל אלפי צינורות הוואקום. לכן היה צורך במערכת קירור גדולה. מתכת פולטת אלקטרונים נשרפה בקלות בצינורות ואקום.

הם יכולים לאחסן כמות קטנה של מידע. נעשה שימוש בתופים מגנטיים, שסיפקו מעט מאוד אחסון נתונים.

היה להם שימוש מסחרי מוגבל מכיוון שהייצור המסחרי שלהם היה יקר מאוד.

- יעילות העבודה הייתה נמוכה. החישובים בוצעו במהירות נמוכה מאוד.

- השתמשו בכרטיסים מחוברים לכניסה.

- היו להם יכולות תכנות מוגבלות מאוד. ניתן להשתמש בשפת מכונה בלבד.

- הם דרשו כמות גדולה של צריכת חשמל.

הם לא היו אמינים במיוחד. היה צורך בתחזוקה מתמדת והם עבדו בצורה גרועה מאוד.

הפניות

1. בנימין מוסונגו (2018). דורות המחשבים מאז 1940 ועד היום. קניאפלקס. נלקח מ: kenyaplex.com.
2. אנציקלופדיה (2019). דורות, מחשבים. נלקח מ: encyclopedia.com.
3. היסטוריית מחשבים (2019). הדור הראשון. נלקח מ: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). היסטוריה של פיתוח מחשבים וייצור מחשבים. נלקח מ: wikieducator.org.
5. פרנה ג'יין (2018). דורות של מחשבים. כלול עזרה. נלקח מ: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). יצירת מחשב ותכונותיהם. נלקח מ: kullabs.com.
7. בייט-הערות (2019). חמישה דורות של מחשבים. נלקח מ: byte-notes.com.
8. אלפרד אמונו (2019). היסטוריית מחשבים: סיווג דורות מחשבים. טורבו עתיד. לקוח מ: turbofuture.com.