Характеристика I поколения
Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды.
Машины предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2—3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных знаков.
В машинах первого поколения были реализованы основные логические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепции Джона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе и исходным данным (числам).
Основной деталью являлась электронная лампа
Электронная лампа - это электровакуумный прибор (электровакуумные приборы — приборы для генерации, усиления и преобразования магнитной энергии, в которых рабочее пространство
освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы жесткой
азотонепроницаемой оболочкой)
Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы — 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 — 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации «современного» компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения. Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом.
К ЭВМ 1 поколения относятся такие машины как:
- Марк I
- ENIAC
- EDSAC
- UNIVAC I
- IBM 701
- МЭСМ
- М-1
- БЭСМ
- Стрела
- Урал
- Сетунь
Марк I
Марк I изготовлен в 1944 году профессором Гарвардского университета Айкеном. Это была машина, которая была способна воспринимать входные данные с перфокарт и перфолент. Однако она не была полностью электронной, она была электромеханической. Машина Айкена имела громадные размеры: более 15 метров в длину и около 2,5 метров в высоту и состояла более чем из 750000 деталей; Машина Марк I могла перемножить два 23-разрядных числа за четыре секунды и за один день выполняла расчеты, на которые люди потратили бы 6 месяцев.
ENIAC
Разработка началась в 1943 году в Пенсильванском университете, получившем заказ от Баллистической исследовательской лаборатории министерства обороны США . Группой разработчиков, в которую входили десять инженеров и двести техников, руководили профессор ДжонМоучли и молодой выпускник университета Джон Преспер Эккерт . Машина, которая получила название ENIAC — Electronical Numerical Integrator and Calculator (Электронно-цифровой интегратор и вычислитель), состояла из восемнадцати тысяч ламп и полутора тысяч реле, занимала помещение площадью 120 кв.м, имела объем 720 куб.м, весила 30 т и потребляла 150 кВт электроэнергии
EDSAC
Весной 1949 года машина, получившая название EDSAC, была готова (руководитель проекта Морис Винсент Уилкс). Она стала первой в мире действующей и практически используемой ЭВМ с хранимой программой. Ее параметры были таковы. Тактовая частота — 500 кГц. Объем ОП — 512 36-разрядных машинных слов. Командный набор состоял из 18 одноадресных команд. Время сложения — 1,4 мс, а умножения — 5,4 мс. Ввод данных и программ осуществлялся с 5-канальной бумажной перфоленты, результаты вычислений печатались принтером телетайпа. Машина содержала около 3000 ламп, потребляла 12 кВт и занимала комнату площадью 20 кв. м.
Это была первая коммерческая ЭВМ, запущенная в серию в 1951 году (разработчики Моучли и Эккерт). Первым ее заказчиком, выложившим $1,6 млн, стало статистическое агентство, которое использовало UNIVAC для переписи населения страны
IBM 701
Самой быстрой серийной ЭВМ была IBM 701, выпущенная в 1953 году. Однако корпорация смогла продать лишь 9 экземпляров IBM701. Затем появилась 704-я модель с ферритовой памятью объемом 8192 слов по 36 бит, оснащенная алгоритмическим языком высокого уровня Фортран.
МЭСМ
Советский Союз начал разрабатывать первую ламповую машину в 1948 году. Происходило это в Киеве, в Институте электроники Академии наук Украины под руководством будущего академика Сергея Алексеевича Лебедева (1902–1974). Машина, получившая название МЭСМ (Малая электронная счетная машина), была сдана в эксплуатацию в декабре 1951 года.
Машина состояла из 5 тыс. ламп, занимала площадь в 60 кв.м. и потребляла 25 кВт. Ввод данных — с перфокарт и коммутационной панели. Вывод результатов — на печатающее устройство. Был и еще один способ съема информации, нигде и никогда более в мире не применявшийся, — при помощи фотографирования!
М-1
М-1 была разработана в 1950-1951 гг. в Лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР под руководством члена-корреспондента АН СССР И. С. Брука. Конструктивно М-1 выполнена в виде трех стоек, расположенных по бокам прямоугольной вентиляционной колонны. В стойках располагались: главный программный датчик (устройство управления машиной), арифметический узел и запоминающие устройства. Устройства ввода и вывода информации — телетайп и фототрасмиттер ввода с перфоленты — располагались на отдельном столе и при помощи разъемных кабелей соединялись со стойками. Монтаж всех электронных схем машины осуществлялся на стандартных панелях двух типов (десяти- и двадцати двухламповые панели). Общее количество электронных ламп в М-1 — 730 шт.
БЭСМ
БЭСМ» — семейство цифровых вычислительных машин общего назначения, ориентированных на решение сложных задач науки и техники. Разработана в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР.
Работа над первой машиной была закончена в 1952. В этой трехадресной машине параллельного действия на электронных лампах (4000 ламп) использована двоичная система счисления с плавающей запятой. По структуре, конструкции и характеристикам машина стояла на уровне лучших зарубежных машин
Стрела
В 1953 г. в Москве, в СКБ Министерства машиностроения и приборостроения под руководством Ю. Я. Базилевского и Б. И. Рамеева закончена разработка серийной ЭВМ «Стрела» общего назначения.
В 1954 г. — начался серийный выпуск ЭВМ «Стрела». Серия оказалась очень маленькой: всего за четыре года было выпущено семь машин.
БЭСМ-2
Разработана в 1956 г. под руководством Лебедева С.А. Элементная база: двухламповые ячейки, на которых смонтированы различные схемы (триггеры, вентили, усилители и т. д.). ЭВМ БЭСМ-2 имела около 4 тыс. электронных ламп. Конструкция: ЭВМ БЭСМ-2 была собрана на трех основных стойках. Кроме того, имелись: стойка магнитного оперативного запоминающего устройства (МОЗУ), пульт управления, служащий для пуска и остановки машины, а также для контроля за ее работой.
Быстродействие: от 8 до 10 тысяч операций в секунду.
Урал
В1957 г. — в Пензе под руководством Б. И. Рамеева создана одноадресная ламповая ЭВМ «Урал-1″общего назначения, ориентированная на решение инженерно-технических и планово-экономических задач. Она положила начало целому семейству малых ЭВМ «Урал».
Сетунь
В 1958 г. — под руководством Н.П. Брусенцова в вычислительном центре Московского университета была создана и запущена в производство первая и единственная в мире троичная ЭВМ «Сетунь». “Сетунь” — малая цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения научно-технических и экономических задач средней сложности. Серийно выпускалась 1962-1964.
Элементная база первых вычислительных машин – электронные лампы – определяла их большие габариты, значительное энергопотребление, низкую надежность и, как следствие, небольшие объемы производства и узкий круг пользователей, главным образом, из мира науки. В таких машинах практически не было средств совмещения операций выполняемой программы и распараллеливания работы различных устройств; команды выполнялись одна за другой, АЛУ простаивало в процессе обмена данными с внешними устройствами, набор которых был очень ограниченным.
Очень трудоемким и малоэффективным был процесс общения человека с машиной первого поколения. Как правило, сам разработчик, написавший программу в машинных кодах, вводил ее в память ЭВМ с помощью перфокарт и затем вручную управлял ее выполнением. От уровня мастерства, способности быстро находить и исправлять ошибки и умения ориентироваться за пультом ЭВМ во многом зависела эффективность решения вычислительной задачи.