Elektronikus számítógépek
Az információfeldolgozó gépek fejlődésében az igazi áttörést az elektronikus számítógépek jelentették, már az első ilyen szerkezetek 1000-szer gyorsabban számoltak, mint elektromechanikus elődeik. A műveletvégzés sebességének három nagyságrenddel történő növekedése olyan lépés, amely irrelevánssá teszi az addig szokásos viszonyítást, azaz hogy a számolást végző gép hány emberi „komputer” munkáját váltja ki. Ez az elképesztő gyorsaságnövekedés nem hasonlítható emberi léptékkel és nem képzelhető el – mint ahogy a rakéták tolóerejét sem igazán tudjuk lóerővel, vagy a hidrogénbomba detonációját puskapor egyenértékben kifejezve érzékeltetni.
Mitől ilyen gyorsak ezek a gépek? A rövid válasz: az elektronikus számítógépek azért lehetnek ilyen hihetetlenül gyorsak, mert nincsenek bennük mechanikusan mozgó alkatrészek. Az elektroncsövet már a 20. század eleje óta ismerték, és 1935 körül a modern digitális és analóg számítógépek iránti igények megnövekedése idején széleskörűen használták, de nem kapcsolóelemként. Ilyen próbálkozások is történtek, de ezekről akkoriban kevesen tudtak, és a számítógép-fejlesztők számára az elektromágneses jelfogók és a számkerekek, vagy ezek kombinációja sokkal kézenfekvőbb kapcsoló-, illetve műveletvégző elemnek tűnt. Az ezeknek az elemeknek a felhasználásával elért sebesség néhány kivételtől eltekintve többnyire elegendőnek is bizonyult. Ilyen kivétel például nagy adattömeg gyors elemzése, illetve nagyon sok számítás rövid idő alatt történő elvégzése. A második világháború során keletkezett olyan sürgető szükséglet, amit az addigi számolási módszerekkel nem lehetett kielégíteni.
A számítógépek első generációja
Az elektroncsövet 1904-ben találták fel. Felfedezték azt is, hogy nemcsak erősítőként, hanem kapcsolóként is alkalmazható. Az elején azonban a csövek drágák, megbízhatatlanok és rövid életűek voltak, csak az 1940-es évektől használták őket számítógépek készítésére. Az elektroncsövek sokkal gyorsabb gépek építését tették lehetővé, mint a relék. Ennek az eszköznek a felhasználásával készült az első számítógép-generáció. Az első számítógép-generáció ideje nagyjából az 1946-1954 közötti évekre tehető. (Rutkovszky Edéné [2021])
Műveleti sebességük 300-5000 művelet volt másodpercenként. A programozásuk kizárólag gépi kódban történt. Nagy volt az energia-felhasználásuk, és gyakori a meghibásodásuk. (Katona [2021]: 75)
Fontosabb első generációs számítógépek:
- Colossus (1943; Anglia)
- ENIAC (1946; USA) [az első teljesen elektronikus, programozható, digitális számítógép: kb. 20,000 elektroncsövet, 7200 félvezető diódát és 1500 jelfogót tartalmazott; az órajele 100 kHz volt; az összeadást 1/5000 s = 0.2 ms alatt végezte; tízes számrendszerben, tízjegyű előjeles számokat kezelt; a memória 20 regiszterből állt; programot kapcsolótáblán kellett beállítani; súlya kb. 30 tonna volt]
- EDVAC (1944-1951; USA) [tárolt programú (Neumann-elvű) elektronikus számítógép; az ún. Neumann-elveket (vagy Neumann-architektúrát) Neumann János híres jelentése, a First Draft of a Report on the EDVAC fektette le]
- Manchester Mark I (1949; Anglia) [tárolt programú (Neumann-elvű) elektronikus számítógép; Victoria University, Manchester, Anglia]
- EDSAC (1949; Anglia) [Cambridge, Anglia]
- UNIVAC I (1951; USA) [az első kereskedelmi forgalomba került számítógép; az ENIAC fejlesztői, J. Presper Eckert and John Mauchly tervei alapján készült; a gyártás a fejlesztést elindító EMCC vállalattól az idők folyamán más vállalatokhoz került át (Remington Rand, Sperry Corporation, Unisys Corporation)]
- IAS gép (1945-1951; USA) [a Princetonban (New Jersey) levő Institute for Advanced Study (IAS) intézetben, Neumann János irányításával készített számítógép; a gép terveinek felhasználásával számos számítógépet készítettek, amelyeket "IAS gépeknek" neveztek; például az IBM 701 is ilyen gép volt]
- IBM 701 (1952; USA) [az IBM első kereskedelmi forgalomba hozott nagyszámítógépe (mainframe), amelyből 19 darabot készítettek; az IBM 700/7000 sorozat első darabja, amelynek révén az IBM a nagyszámítógépek piacán az 1960-70-es években piacvezető szerepet szerzett]
A Neumann elvek:
- soros (vagy szekvenciális) utasításvégrehajtás: az utasítások végrehajtása időben egymás után történik
- ellentéte a párhuzamos utasításvégrehajtás (pl. többprocesszoros gépek esetén)
- kettes (bináris) számrendszer használata
- belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására (ez az ún. tárolt program elve)
- a számítógép meghatározott funkciókat végrehajtó hardver egységekkel rendelkezik
- teljesen elektronikus működés: a számítógép központi egységében nincsenek mozgó alkatrészek
- széles körű (univerzális) felhasználhatóság (alkalmasság bármilyen adatfeldolgozási feladatra)