الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر: التاريخ ، الخصائص ، البرامج ، الأجهزة - التاريخ - 2026

كان الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر هو المرحلة الأولية التي تم فيها استخدام هذه الآلات الإلكترونية ، خلال الفترة من 1940 إلى 1956. استخدمت أجهزة الكمبيوتر تقنية الأنابيب المفرغة لأغراض الحساب والتخزين والتحكم.

في أوائل أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول ، تم استخدام مفهوم الأنابيب المفرغة. كانت مصنوعة من الزجاج وتحتوي على خيوط بداخلها. بدأ تطور الكمبيوتر من القرن السادس عشر إلى الطريقة التي يمكن رؤيتها بها اليوم. ومع ذلك ، فقد شهد الكمبيوتر اليوم أيضًا تغيرًا سريعًا على مدار الخمسين عامًا الماضية.

كمبيوتر ENIAC المصدر: صورة الجيش الأمريكي (المجال العام) عبر ويكيميديا ​​كومنز

يمكن تقسيم هذه الفترة ، التي حدث خلالها تطور الكمبيوتر ، إلى عدة مراحل مختلفة ، اعتمادًا على نوع دوائر التبديل ، والمعروفة باسم أجيال الكمبيوتر.

لذلك ، فإن أجيال الكمبيوتر هي المراحل المختلفة في تطور الدوائر الإلكترونية والأجهزة والبرمجيات ولغات البرمجة والتطورات التكنولوجية الأخرى.

الوضع الأولي

تم تصنيع الحواسيب الإلكترونية الأولى في الأربعينيات ، ومنذ ذلك الحين ، كان هناك عدد من التطورات الجذرية في مجال الإلكترونيات.

كانت أجهزة الكمبيوتر هذه ضخمة جدًا لدرجة أنها احتلت غرفًا بأكملها. لأداء العمليات ، اعتمدوا على استخدام لغة الآلة ، وهي لغة البرمجة الأقل مستوى التي تفهمها أجهزة الكمبيوتر ، وكان بإمكانهم حل مشكلة واحدة فقط في كل مرة.

كان الأنبوب المفرغ مكونًا إلكترونيًا له كفاءة عمل أقل بكثير. لذلك ، لا يمكن أن يعمل بشكل صحيح بدون نظام تبريد رائع بحيث لا يتلف.

كان وسيط الإدخال لأجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول يعتمد على البطاقات المثقوبة ، وتم عرض الإخراج في مطبوعات. استغرق الأمر من المشغلين أيامًا وحتى أسابيع لترتيب الأسلاك لحل مشكلة جديدة.

أصل وتاريخ الجيل الأول

كمبيوتر أتاناسوف بيري

عالم الرياضيات والفيزيائي جون أتاناسوف ، الذي كان يبحث عن طرق لحل المعادلات تلقائيًا ، شرع في توضيح أفكاره في عام 1937 ، وكتابة الخصائص الأساسية لآلة الحوسبة الإلكترونية.

قامت هذه الآلة بحل المعادلات ، على الرغم من عدم إمكانية برمجتها. تم إنتاجه بدعم من كليفورد بيري.

تصبح الحوسبة إلكترونية

عملت الحرب العالمية الثانية كقابلة لولادة الكمبيوتر الإلكتروني الحديث. حفزت الطلبات العسكرية على الحسابات وكذلك ميزانيات الحرب المرتفعة الابتكار.

كانت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الأولى عبارة عن آلات تم إنشاؤها لأداء مهام محددة. كان إعدادها مرهقًا ويستغرق وقتًا طويلاً.

تم رفع السرية عن أول كمبيوتر إلكتروني ، يسمى ENIAC ، في نهاية الحرب العالمية الثانية ، مما أدى إلى استفسارات من المهندسين حول العالم حول كيفية بناء جهاز مكافئ أو أفضل.

كان الفريق الذي عمل في ENIAC أول من أدرك أهمية مفهوم تخزين البرنامج داخل الكمبيوتر.

تم التحكم في هذه الآلات المبكرة بشكل عام عن طريق الأسلاك التي كانت متصلة باللوحة الأم أو عن طريق سلسلة من العناوين المشفرة على شريط ورقي.

وبالتالي ، على الرغم من أن هذه الآلات كانت قابلة للبرمجة بشكل واضح ، إلا أن برامجها لم يتم تخزينها داخليًا في الكمبيوتر.

جون فون نيومان

كتب عالم الرياضيات هذا تقريرًا يحدد الإطار المفاهيمي لأجهزة الكمبيوتر المخزنة.

وشجع IAS (معهد الدراسات المتقدمة) على عدم إجراء دراسات نظرية فقط ، ولكن يمكن وضعها موضع التنفيذ من خلال صنع كمبيوتر حقيقي.

مدرسة مور

استجابت هذه المدرسة في عام 1946 بسلسلة من المحاضرات. تعرف الحاضرون على ENIAC ، والتقنيات العامة لبناء أجهزة الكمبيوتر ، وكذلك الفكرة الجديدة لتخزين البرامج في الذاكرة ، وهو ما لم يفعله أحد حتى الآن.

قاد أحد المساعدين ، موريس ويلكس ، الفريق البريطاني الذي بنى EDSAC في كامبريدج عام 1949.

من ناحية أخرى ، قاد ريتشارد سنايدر الفريق الأمريكي الذي أكمل EDVAC في مدرسة مور.

بدأ حاسوب البرنامج المخزن الذي طوره von Neumann بالعمل في عام 1951. جعل معهد IAS تصميمه متاحًا مجانًا. انتشر هذا آلات مماثلة حول العالم.

خصائص الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر

حل مشكلة واحدة فقط في كل مرة

تم تعريف أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول من خلال حقيقة أن تعليمات التشغيل تم إعدادها خصيصًا لأداء المهمة التي كان من المقرر استخدام الكمبيوتر من أجلها.

التكنولوجيا المستخدمة

تستخدم أجهزة الكمبيوتر هذه أنابيب مفرغة لدوائر وحدة المعالجة المركزية والبراميل المغناطيسية لتخزين البيانات ، فضلاً عن أجهزة التبديل الكهربائية.

تم استخدام ذاكرة أساسية مغناطيسية كذاكرة رئيسية. كانت أجهزة الإدخال عبارة عن شرائط ورقية أو بطاقات مثقوبة.

سرعة المعالجة

كانت سرعات وحدة المعالجة المركزية منخفضة للغاية. كان لديهم معالجة بطيئة وغير فعالة وغير موثوقة بسبب الدقة المنخفضة. يمكن فقط إجراء حسابات رقمية بسيطة ومباشرة.

كلفة

كانت أجهزة الكمبيوتر مكلفة للغاية للتشغيل. كانت أجهزة الكمبيوتر من هذا الجيل كبيرة الحجم للغاية ، حيث تشغل مساحة بحجم غرفة.

بالإضافة إلى ذلك ، فقد استخدموا كمية كبيرة من الكهرباء ، مما أدى إلى توليد الكثير من الحرارة ، مما تسبب في كثير من الأحيان في تعطلهم.

لغة برمجة

تلقت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول تعليمات بلغة الآلة (0 و 1) أو من خلال إشارات التشغيل / الإيقاف الكهربائية. لم تكن هناك لغات برمجة.

في وقت لاحق ، تم تطوير لغة التجميع لاستخدامها في أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول.

بمجرد أن رأى العالم أنه تم تخزين برنامج كمبيوتر داخليًا ، كانت المزايا واضحة. أرادت كل جامعة ومعهد بحث ومختبر واحدًا خاصًا به.

ومع ذلك ، لم يكن هناك مصنعون تجاريون لأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية لديهم برامج مخزنة. إذا أردت واحدة ، كان عليك أن تبنيها.

اعتمد العديد من هذه الآلات المبكرة على التصميمات المنشورة. طور البعض الآخر بشكل مستقل.

البرمجيات

لبرمجة أول أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية ، تم إعطاء التعليمات بلغة يمكنهم فهمها بسهولة. كانت تلك لغة آلية أو ثنائية.

يتم إعطاء أي تعليمات بهذه اللغة في شكل متتابعين من 1 و 0. يمثل الرمز 1 وجود نبضة كهربائية ويمثل 0 عدم وجود نبضة كهربائية.

سلسلة من 1 و 0 ، مثل 11101101 ، لها معنى محدد للكمبيوتر ، على الرغم من أنها تبدو وكأنها رقم ثنائي.

كانت كتابة البرامج بلغة الآلة مرهقة للغاية ، لذلك تم تنفيذها بواسطة الخبراء فقط. تم إرسال جميع التعليمات والبيانات إلى الكمبيوتر في شكل رقمي ثنائي.

البرمجة منخفضة المستوى

تم تصميم هذه الآلات للعمليات منخفضة المستوى. يمكن للأنظمة حل مشكلة واحدة فقط في كل مرة. لم تكن هناك لغة تجميع ولا برنامج نظام تشغيل.

لذلك ، كانت الواجهة مع أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول من خلال لوحات التصحيح ولغة الآلة. قام الفنيون بتوصيل الدوائر الكهربائية عن طريق توصيل العديد من الأسلاك بالمنافذ.

ثم تم وضعهم في بطاقات مثقبة محددة وانتظر نوع من الحساب لساعات مع الثقة أيضًا في أن كل من آلاف الأنابيب المفرغة لن يتضرر أثناء هذه العملية ، حتى لا تضطر إلى إجراء هذا الإجراء مرة أخرى.

تم تنفيذ أعمال الكمبيوتر على دفعات ، لذلك في الخمسينيات من القرن الماضي كان يسمى نظام التشغيل نظام معالجة الدفعات.

برنامج مخزن داخليا

جمعت أجهزة الكمبيوتر الأولى العمليات الحسابية بسرعة كبيرة ، ولكن فقط بعد عملية دقيقة لتكوين البرامج.

لا أحد يعرف من توصل إلى الحل المبتكر لتخزين التعليمات التي تخبرك بما يجب القيام به في ذاكرة الكمبيوتر. لقد كانت ولادة البرنامج ، الذي استخدمته جميع أجهزة الكمبيوتر منذ ذلك الحين.

كانت آلة مانشستر التجريبية هي أول كمبيوتر يقوم بتشغيل برنامج من الذاكرة.

كانت 52 دقيقة هي الوقت الذي استخدمه هذا الكمبيوتر لتنفيذ برنامج مكون من 17 تعليمة. وهكذا ، في عام 1948 ولد حاسوب البرنامج المخزن.

المعدات

بالإضافة إلى وجود آلاف المقاومات والمكثفات ، استخدمت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول ما يصل إلى 18000 أنبوب مفرغ ، مما يعني أن مرافق الحوسبة غطت غرفًا بأكملها.

أنابيب فارغة

كانت القطعة التقنية الرئيسية لأجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول هي الأنابيب المفرغة. من عام 1940 إلى عام 1956 ، كانت الأنابيب المفرغة تستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر ، مما أدى إلى ظهور الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر.

تستخدم أجهزة الكمبيوتر هذه أنابيب مفرغة لتضخيم الإشارات ولأغراض التحويل. كانت الأنابيب مصنوعة من أوعية زجاجية محكمة الغلق ، بحجم المصابيح.

يسمح الزجاج المحكم للتيار بالتدفق لاسلكيًا من الخيوط إلى الألواح المعدنية.

تم اختراع الأنبوب المفرغ في عام 1906 بواسطة Lee De Forest. كانت هذه التقنية ضرورية خلال النصف الأول من القرن العشرين ، حيث تم استخدامها في صناعة أجهزة التلفزيون والرادارات وآلات الأشعة السينية ومجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية الأخرى.

بدأت الأنابيب المفرغة الدوائر وانتهت عن طريق تشغيلها وإيقافها عند التوصيل أو الفصل.

وسائل الدخول والخروج

تم الدخول والخروج باستخدام بطاقات مثقبة ، وبراميل مغناطيسية ، وآلات كاتبة ، وقارئات البطاقات المثقبة. في البداية ، قام الفنيون بتثقيب البطاقات يدويًا بفتحات. تم ذلك لاحقًا باستخدام أجهزة الكمبيوتر.

تم استخدام الآلات الكاتبة الإلكترونية ، المبرمجة للكتابة على شريط ورقي أو قارئ بطاقات مثقوب ، لطباعة التقارير.

أجهزة الكمبيوتر المميزة لهذا الجيل

ENIAC

تم بناء أول كمبيوتر إلكتروني عام للأغراض العامة ، يسمى ENIAC (التكامل الرقمي الرقمي والكمبيوتر) ، بين عامي 1943 و 1945. استخدم 18000 أنبوب مفرغ و 70000 مقاومة.

كان أول كمبيوتر كبير الحجم يعمل إلكترونيًا ، دون أن يضغط عليه أي مكون ميكانيكي.

كان وزنه 30 طنا. كان طوله حوالي 30 مترًا ويتطلب مساحة كبيرة لتثبيته. يمكنه أن يحسب بمعدل 1900 مبلغ في الثانية. تمت برمجته بسلك تم توصيله باللوحة الأم.

كانت أسرع 1000 مرة من أجهزة الكمبيوتر الكهروميكانيكية السابقة ، على الرغم من أنها كانت بطيئة بعض الشيء عند محاولة إعادة برمجتها.

تم تصميمه وبنائه في كلية مور للهندسة بجامعة بنسلفانيا من قبل المهندسين جون موشلي وبريسبر إكيرت.

تم استخدام ENIAC لإجراء حسابات متعلقة بالحرب ، مثل الحسابات للمساعدة في بناء القنبلة الذرية. أيضا لتنبؤات الطقس.

EDSAC

تم تطوير هذا الكمبيوتر في بريطانيا العظمى. أصبح أول كمبيوتر برنامج مخزن غير تجريبي في عام 1949.

استخدم ذاكرة لخطوط تأخير الزئبق ، والتي وفرت ذاكرة للعديد من أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول.

نموذج إيس التجريبي

أكمل آلان تورينج هذه الآلة في بريطانيا العظمى في عام 1950. وعلى الرغم من أنها بنيت كجهاز كمبيوتر اختباري ، إلا أنها كانت تعمل بشكل عادي لمدة خمس سنوات.

يونيفاك

كان UNIVAC أول كمبيوتر للاستخدام التجاري. مصدر الصورة: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) هو أول كمبيوتر مصمم للاستخدام التجاري غير العسكري. صدر في عام 1951 لعميل تجاري ، مكتب تعداد الولايات المتحدة ، لحساب عموم السكان.

يمكن أن ينفذ عشرة أضعاف المبالغ في الثانية من ENIAC. بالدولار الحالي ، تم تسعير UNIVAC بمبلغ 4996000 دولار.

تم استخدامه لاحقًا لإدارة كشوف المرتبات والسجلات وحتى للتنبؤ بنتائج الانتخابات الرئاسية في عام 1952.

على عكس 18000 أنبوب مفرغ في ENIAC ، استخدمت UNIVAC ما يزيد قليلاً عن 5000 أنبوب مفرغ. كما أنها كانت نصف حجم سابقتها ، حيث بيعت ما يقرب من 50 وحدة.

المميزات والعيوب

مميزات

- ميزة تقنية الأنبوب المفرغ أنها جعلت صناعة أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الرقمية ممكنة. كانت الأنابيب المفرغة هي الأجهزة الإلكترونية الوحيدة المتاحة خلال تلك الأيام ، مما جعل الحوسبة ممكنة.

- كانت هذه الحواسيب أسرع أجهزة الحوسبة في عصرها. كان لديهم القدرة على حساب البيانات بالمللي ثانية.

- يمكنهم تنفيذ مسائل الرياضيات المعقدة بكفاءة.

سلبيات

- كانت أجهزة الكمبيوتر كبيرة الحجم للغاية. كان وزنه حوالي 30 طنا. لذلك ، لم تكن محمولة على الإطلاق.

- كانت تعتمد على أنابيب مفرغة سرعان ما تضررت. كان الكمبيوتر يسخن بسرعة كبيرة بسبب آلاف الأنابيب المفرغة. لذلك ، كانت هناك حاجة إلى نظام تبريد كبير. يتم حرق المعدن الباعث للإلكترون بسهولة في أنابيب مفرغة.

- يمكنهم تخزين كمية صغيرة من المعلومات. تم استخدام براميل مغناطيسية توفر مساحة تخزين قليلة جدًا للبيانات.

- كانت لها استخدامات تجارية محدودة لأن إنتاجها التجاري كان باهظ الثمن.

- كفاءة العمل كانت منخفضة. تم إجراء الحسابات بسرعة منخفضة للغاية.

- تم استخدام بطاقات مثقبة للدخول.

- كانت قدراتهم البرمجية محدودة للغاية. يمكن استخدام لغة الآلة فقط.

- لقد تطلبوا قدرًا كبيرًا من استهلاك الطاقة.

- لم يكونوا موثوقين للغاية. كانت الصيانة المستمرة مطلوبة ، وكانت تعمل بشكل سيء للغاية.

المراجع

1. بنيامين موسونغو (2018). أجيال الكمبيوتر منذ عام 1940 حتى الوقت الحاضر. كينيابليكس. مأخوذة من: kenyaplex.com.
2. موسوعة (2019). أجيال وأجهزة كمبيوتر. مأخوذة من: encyclopedia.com.
3. تاريخ الكمبيوتر (2019). الجيل الأول. مأخوذة من: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). تاريخ تطوير الكمبيوتر وتوليد الكمبيوتر. مأخوذة من: wikieducator.org.
5. بريرانا جاين (2018). أجيال من الحاسبات. تضمين التعليمات. مأخوذة من: includeehelp.com.
6. كلابس (2019). جيل الكمبيوتر وخصائصه. مأخوذة من: kullabs.com.
7. بايت ملاحظات (2019). خمسة أجيال من الحاسبات. مأخوذة من: byte-notes.com.
8. ألفريد أمونو (2019). تاريخ الكمبيوتر: تصنيف أجيال الكمبيوتر. مستقبل توربو. مأخوذة من: turbofuture.com.