PRIMA GENERAZIONE DI COMPUTER: STORIA, CARATTERISTICHE, SOFTWARE, HARDWARE - STORIA - 2026

La prima generazione di computer è stata la fase iniziale in cui sono state utilizzate queste macchine elettroniche, nel periodo dal 1940 al 1956. I computer utilizzavano la tecnologia del tubo a vuoto sia per il calcolo che per l'archiviazione e il controllo.

Nei primi computer di prima generazione, è stato utilizzato il concetto di tubi a vuoto. Questi erano fatti di vetro e contenevano un filamento all'interno. L'evoluzione del computer è iniziata dal XVI secolo al modo in cui può essere visto oggi. Tuttavia, anche il computer di oggi ha subito rapidi cambiamenti negli ultimi cinquant'anni.

Computer ENIAC Fonte: US Army Photo (Public Domain) tramite Wikimedia Commons

Questo periodo, durante il quale ha avuto luogo l'evoluzione del computer, può essere suddiviso in diverse fasi, a seconda del tipo di circuiti di commutazione, noti come generazioni di computer.

Pertanto, le generazioni di computer sono le diverse fasi dell'evoluzione di circuiti elettronici, hardware, software, linguaggi di programmazione e altri sviluppi tecnologici.

Situazione iniziale

I primi computer elettronici furono prodotti negli anni Quaranta, da allora ci sono stati numerosi progressi radicali nell'elettronica.

Questi computer erano così enormi che occupavano intere stanze. Per eseguire le operazioni facevano affidamento sull'uso del linguaggio macchina, che era il linguaggio di programmazione di livello più basso che i computer capivano, e potevano risolvere solo un problema alla volta.

Il tubo a vuoto era un componente elettronico che aveva un'efficienza di lavoro molto inferiore. Pertanto, non potrebbe funzionare correttamente senza un ottimo sistema di raffreddamento in modo da non essere danneggiato.

Il supporto di input per i computer di prima generazione era basato su schede perforate e l'output veniva visualizzato nelle stampe. Gli operatori impiegavano giorni e persino settimane per organizzare il cablaggio e risolvere un nuovo problema.

Origine e storia della prima generazione

Computer Atanasoff-Berry

Il matematico e fisico John Atanasoff, alla ricerca di modi per risolvere automaticamente le equazioni, iniziò a chiarire i suoi pensieri nel 1937, annotando le caratteristiche di base di una macchina informatica elettronica.

Questa macchina risolveva equazioni, sebbene non potesse essere programmata. È stato prodotto con il supporto di Clifford Berry.

L'informatica diventa elettronica

La seconda guerra mondiale ha agito come ostetrica alla nascita del moderno computer elettronico. Le richieste militari di calcoli e anche gli alti budget di guerra stimolarono l'innovazione.

I primi computer elettronici erano macchine costruite per compiti specifici. La loro installazione era complicata e richiedeva tempo.

Il primo computer elettronico, chiamato ENIAC, fu declassificato alla fine della seconda guerra mondiale, sollecitando le richieste degli ingegneri di tutto il mondo su come poterne costruire uno uguale o migliore.

Il team che ha lavorato all'ENIAC è stato il primo a riconoscere l'importanza del concetto di avere il programma memorizzato all'interno del computer.

Queste prime macchine erano generalmente controllate da un cablaggio collegato alla scheda madre o da una serie di indirizzi codificati su nastro di carta.

Pertanto, sebbene queste macchine fossero chiaramente programmabili, i loro programmi non erano memorizzati internamente nel computer.

John von Neumann

Questo matematico ha scritto un rapporto che stabilisce la struttura concettuale per i computer a programma memorizzato.

Ha incoraggiato lo IAS (Institute for Advanced Study) a non fare solo studi teorici, ma che potrebbe essere messo in pratica costruendo un vero computer.

Moore School

Questa scuola ha risposto nel 1946 con una serie di conferenze. I partecipanti hanno appreso dell'ENIAC, delle tecniche generali per la costruzione dei computer e anche della nuova idea di memorizzare i programmi in memoria, cosa che nessuno aveva ancora fatto.

Uno degli assistenti, Maurice Wilkes, ha guidato il team britannico che ha costruito l'EDSAC a Cambridge nel 1949.

D'altra parte, Richard Snyder ha guidato il team americano che ha completato l'EDVAC alla Moore School.

Il computer del programma memorizzato sviluppato da von Neumann divenne operativo nel 1951. Lo IAS rese il suo progetto liberamente disponibile. Questo ha diffuso macchine simili in tutto il mondo.

Caratteristiche della prima generazione di computer

Risolvi un solo problema alla volta

I computer di prima generazione erano definiti dal fatto che le istruzioni operative erano state create appositamente per eseguire l'attività per la quale il computer doveva essere utilizzato.

Tecnologia utilizzata

Questi computer utilizzavano tubi a vuoto per circuiti CPU e tamburi magnetici per l'archiviazione dei dati, oltre a dispositivi di commutazione elettrica.

Come memoria principale è stata utilizzata una memoria a nucleo magnetico. I dispositivi di input erano nastri di carta o schede perforate.

Velocità di elaborazione

Le velocità della CPU erano estremamente basse. Avevano un'elaborazione lenta, inefficiente e inaffidabile a causa della bassa precisione. È stato possibile eseguire solo calcoli numerici semplici e diretti.

costo

I computer erano molto costosi da gestire. I computer di questa generazione erano di dimensioni molto grandi e occupavano uno spazio delle dimensioni di una stanza.

Inoltre, hanno utilizzato una grande quantità di elettricità, generando molto calore, che spesso ha causato il loro guasto.

Linguaggio di programmazione

I computer di prima generazione ricevevano istruzioni in linguaggio macchina (0 e 1) o tramite segnali elettrici di accensione / spegnimento. Non c'erano linguaggi di programmazione.

Successivamente, il linguaggio assembly è stato sviluppato per l'utilizzo nei computer di prima generazione.

Una volta che il mondo ha visto che un programma per computer era memorizzato internamente, i vantaggi erano evidenti. Ogni università, istituto di ricerca e laboratorio ne voleva uno tutto suo.

Tuttavia, non c'erano produttori di computer elettronici commerciali con programmi memorizzati. Se ne volevi uno, dovevi costruirlo.

Molte di queste prime macchine erano basate su progetti pubblicati. Altri si sono sviluppati in modo indipendente.

Software

Per programmare i primi computer elettronici, le istruzioni venivano fornite in una lingua che potevano facilmente comprendere. Quello era un linguaggio macchina o binario.

Qualsiasi istruzione in questa lingua è data sotto forma di sequenze di 1 e 0. Il simbolo 1 rappresenta la presenza di un impulso elettrico e lo 0 rappresenta l'assenza di un impulso elettrico.

Una stringa di 1 e 0, come 11101101, ha un significato specifico per il computer, anche se sembra un numero binario.

Scrivere programmi in linguaggio macchina era molto macchinoso, quindi era fatto solo da esperti. Tutte le istruzioni e i dati sono stati inviati al computer in forma numerica binaria.

Programmazione di basso livello

Queste macchine erano destinate a operazioni di basso livello. I sistemi potevano risolvere solo un problema alla volta. Non esisteva alcun linguaggio assembly e nessun software del sistema operativo.

Pertanto, l'interfaccia con i computer di prima generazione era attraverso pannelli di permutazione e linguaggio macchina. I tecnici hanno cablato i circuiti elettrici collegando numerosi fili alle prese.

Quindi sono stati inseriti in specifiche schede perforate e un qualche tipo di calcolo è stato aspettato per ore, pur confidando che ciascuna delle migliaia di valvole a vuoto non sarebbe stata danneggiata durante questo processo, in modo che non avrebbero dovuto ripetere questa procedura.

Il lavoro al computer veniva svolto in batch, quindi negli anni '50 il sistema operativo era chiamato sistema di elaborazione batch.

Programma memorizzato internamente

I primi computer combinavano i calcoli con grande velocità, ma solo dopo un attento processo di configurazione dei programmi.

Nessuno sa chi ha escogitato la soluzione innovativa di memorizzare le istruzioni che ti dicono cosa fare nella memoria del tuo computer. Fu la nascita del software, utilizzato da allora da tutti i computer.

La macchina sperimentale di Manchester è stato il primo computer a eseguire un programma dalla memoria.

Cinquantadue minuti erano il tempo che questo computer impiegava per eseguire un programma di 17 istruzioni. Così, nel 1948, nacque il computer a programma memorizzato.

Hardware

Oltre ad avere migliaia di resistori e condensatori, i computer di prima generazione utilizzavano fino a più di 18.000 tubi a vuoto, il che significava che le strutture informatiche coprivano intere stanze.

Tubi vuoti

La principale tecnologia per i computer di prima generazione erano i tubi a vuoto. Dal 1940 al 1956, i tubi a vuoto furono ampiamente utilizzati nei computer, dando vita alla prima generazione di computer.

Questi computer utilizzavano tubi a vuoto per l'amplificazione del segnale e per scopi di commutazione. I tubi erano fatti di recipienti di vetro sigillati, delle dimensioni di lampadine.

Il vetro sigillato ha permesso alla corrente di fluire in modalità wireless dai filamenti alle piastre metalliche.

Il tubo a vuoto è stato inventato nel 1906 da Lee De Forest. Questa tecnologia è stata essenziale durante la prima metà del XX secolo, poiché è stata utilizzata per realizzare televisori, radar, macchine a raggi X e un'ampia varietà di altri dispositivi elettronici.

I tubi a vuoto hanno avviato e terminato i circuiti accendendo e spegnendo quando collegati o scollegati.

Mezzi di entrata e di uscita

L'ingresso e l'uscita sono stati effettuati utilizzando schede perforate, tamburi magnetici, macchine da scrivere e lettori di schede perforate. Inizialmente, i tecnici hanno perforato manualmente le carte con dei buchi. Ciò è stato fatto in seguito utilizzando i computer.

Per stampare i rapporti venivano usate macchine da scrivere elettroniche, programmate per scrivere su un nastro di carta o un lettore di schede perforate.

Computer in primo piano di questa generazione

ENIAC

Il primo computer elettronico operativo di uso generale, denominato ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), fu costruito tra il 1943 e il 1945. Utilizzava 18.000 tubi a vuoto e 70.000 resistenze.

È stato il primo computer di grandi dimensioni a funzionare elettronicamente, senza essere frenato da alcun componente meccanico.

Il suo peso era di 30 tonnellate. Era lungo circa 30 metri e richiedeva un ampio spazio per installarlo. Poteva calcolare al ritmo di 1.900 somme al secondo. È stato programmato con un cablaggio collegato alla scheda madre.

Era 1.000 volte più veloce dei precedenti computer elettromeccanici, sebbene fosse un po 'lento quando si cercava di riprogrammarlo.

È stato progettato e costruito presso la Moore School of Engineering dell'Università della Pennsylvania dagli ingegneri John Mauchly e Presper Eckert.

L'ENIAC è stato utilizzato per eseguire calcoli relativi alla guerra, come calcoli per aiutare nella costruzione della bomba atomica. Anche per le previsioni del tempo.

EDSAC

Questo computer è stato sviluppato in Gran Bretagna. È diventato il primo computer a programma memorizzato non sperimentale nel 1949.

Utilizzava una memoria di linee di ritardo al mercurio, che forniva memoria a molti computer di prima generazione.

Modello pilota ACE

Questa macchina è stata completata da Alan Turing in Gran Bretagna nel 1950. Sebbene sia stata costruita come computer di prova, ha funzionato normalmente per cinque anni.

UNIVAC

L'UNIVAC è stato il primo computer per uso commerciale. Fonte immagine: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) è stato il primo computer progettato per uso commerciale e non militare. Rilasciato nel 1951 a un cliente commerciale, lo United States Census Bureau, per contare la popolazione generale.

Potrebbe eseguire dieci volte più somme al secondo rispetto all'ENIAC. In dollari correnti, UNIVAC aveva un prezzo di $ 4,996,000.

Successivamente è stato utilizzato per gestire il libro paga, i registri e persino per prevedere i risultati delle elezioni presidenziali del 1952.

A differenza dei 18.000 tubi a vuoto dell'ENIAC, UNIVAC I ha utilizzato solo poco più di 5.000 tubi a vuoto. Era anche la metà delle dimensioni del suo predecessore, vendendo quasi 50 unità.

Vantaggi e svantaggi

Vantaggio

- Il vantaggio della tecnologia del tubo a vuoto è che ha reso possibile la produzione di computer elettronici digitali. I tubi a vuoto erano gli unici dispositivi elettronici disponibili in quei giorni, che rendevano possibile il calcolo.

- Questi computer erano i dispositivi informatici più veloci del loro tempo. Avevano la capacità di calcolare i dati in millisecondi.

- Potevano eseguire problemi matematici complessi in modo efficiente.

svantaggi

- I computer erano di dimensioni molto grandi. Il suo peso era di circa 30 tonnellate. Pertanto, non erano affatto portatili.

- Erano basati su tubi a vuoto, che sono stati rapidamente danneggiati. Il computer si stava surriscaldando molto rapidamente a causa delle migliaia di valvole a vuoto. Pertanto, era necessario un grande sistema di raffreddamento. Il metallo che emette elettroni bruciava facilmente nei tubi a vuoto.

- Potrebbero memorizzare una piccola quantità di informazioni. Sono stati utilizzati tamburi magnetici, che hanno fornito una memoria dati molto ridotta.

- Avevano un uso commerciale limitato, perché la loro produzione commerciale era molto costosa.

- L'efficienza del lavoro era bassa. I calcoli sono stati eseguiti a una velocità molto bassa.

- Per l'ingresso sono state utilizzate schede perforate.

- Avevano capacità di programmazione molto limitate. È possibile utilizzare solo il linguaggio macchina.

- Hanno richiesto una grande quantità di consumo energetico.

- Non erano molto affidabili. Era necessaria una manutenzione costante e funzionavano molto male.

Riferimenti

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