คอมพิวเตอร์รุ่นแรก: ประวัติลักษณะซอฟต์แวร์ฮาร์ดแวร์ - ประวัติศาสตร์ - 2026

รุ่นแรกของคอมพิวเตอร์เป็นระยะเริ่มต้นที่เครื่องอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ถูกนำมาใช้ในช่วงระยะเวลาตั้งแต่ปี 1940 เพื่อ 1956 คอมพิวเตอร์ที่ใช้เทคโนโลยีหลอดสูญญากาศสำหรับทั้งการคำนวณและวัตถุประสงค์ในการจัดเก็บข้อมูลและการควบคุม

ในคอมพิวเตอร์ยุคแรกเริ่มใช้แนวคิดเรื่องหลอดสุญญากาศ สิ่งเหล่านี้ทำจากแก้วและมีเส้นใยอยู่ภายใน วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์เริ่มต้นตั้งแต่ศตวรรษที่ 16 จนถึงแบบที่สามารถดูได้ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันได้รับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในช่วงห้าสิบปีที่ผ่านมา

คอมพิวเตอร์ ENIAC ที่มา: US Army Photo (Public Domain) ผ่าน Wikimedia Commons

ช่วงเวลานี้ซึ่งเป็นช่วงที่วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์เกิดขึ้นสามารถแบ่งออกเป็นระยะต่างๆได้หลายขั้นตอนขึ้นอยู่กับประเภทของวงจรสวิตชิ่งหรือที่เรียกว่ายุคคอมพิวเตอร์

ดังนั้นยุคของคอมพิวเตอร์จึงเป็นขั้นตอนที่แตกต่างกันในวิวัฒนาการของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ฮาร์ดแวร์ซอฟต์แวร์ภาษาโปรแกรมและการพัฒนาเทคโนโลยีอื่น ๆ

สถานการณ์เริ่มต้น

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกถูกสร้างขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1940 ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมามีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านอิเล็กทรอนิกส์

คอมพิวเตอร์เหล่านี้มีขนาดใหญ่มากจนกินพื้นที่ทั้งห้อง ในการดำเนินการพวกเขาอาศัยการใช้ภาษาเครื่องซึ่งเป็นภาษาโปรแกรมระดับต่ำสุดที่คอมพิวเตอร์เข้าใจและสามารถแก้ปัญหาได้ทีละปัญหาเท่านั้น

หลอดสุญญากาศเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานต่ำกว่ามาก ดังนั้นจึงไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องหากไม่มีระบบระบายความร้อนที่ดีเพื่อไม่ให้เกิดความเสียหาย

สื่ออินพุตสำหรับคอมพิวเตอร์รุ่นแรกใช้บัตรเจาะและผลลัพธ์จะแสดงเป็นภาพพิมพ์ ผู้ปฏิบัติงานต้องใช้เวลาหลายวันหรือหลายสัปดาห์ในการจัดวางสายไฟเพื่อแก้ปัญหาใหม่

ต้นกำเนิดและประวัติของรุ่นแรก

คอมพิวเตอร์ Atanasoff-Berry

John Atanasoff นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์กำลังมองหาวิธีแก้สมการโดยอัตโนมัติตั้งค่าเกี่ยวกับการชี้แจงความคิดของเขาในปี 1937 โดยเขียนลักษณะพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์

เครื่องนี้แก้ไขสมการแม้ว่าจะไม่สามารถตั้งโปรแกรมได้ ผลิตโดยการสนับสนุนของ Clifford Berry

คอมพิวเตอร์เป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์

สงครามโลกครั้งที่สองทำหน้าที่เป็นพยาบาลผดุงครรภ์เพื่อกำเนิดคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ความต้องการทางทหารสำหรับการคำนวณและงบประมาณด้านสงครามที่สูงกระตุ้นให้เกิดนวัตกรรม

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกเป็นเครื่องจักรที่สร้างขึ้นสำหรับงานเฉพาะ การตั้งค่านั้นยุ่งยากและใช้เวลานาน

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกเรียกว่า ENIAC ถูกยกเลิกการจัดประเภทเมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สองทำให้มีการสอบถามจากวิศวกรทั่วโลกว่าพวกเขาจะสร้างคอมพิวเตอร์ที่เท่าเทียมหรือดีกว่าได้อย่างไร

ทีมงานที่ทำงานที่ ENIAC เป็นกลุ่มแรกที่ตระหนักถึงความสำคัญของแนวคิดในการจัดเก็บโปรแกรมไว้ในคอมพิวเตอร์

เครื่องในยุคแรก ๆ เหล่านี้มักจะถูกควบคุมโดยการเดินสายไฟที่เชื่อมต่อกับเมนบอร์ดหรือชุดของแอดเดรสที่เข้ารหัสบนเทปกระดาษ

ดังนั้นแม้ว่าเครื่องเหล่านี้จะสามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างชัดเจน แต่โปรแกรมของพวกเขาก็ไม่ได้ถูกเก็บไว้ภายในคอมพิวเตอร์

จอห์นฟอนนอยมันน์

นักคณิตศาสตร์คนนี้เขียนรายงานเกี่ยวกับการสร้างกรอบแนวคิดสำหรับคอมพิวเตอร์โปรแกรมที่จัดเก็บไว้

เขาสนับสนุนให้ IAS (สถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูง) ไม่เพียงทำการศึกษาเชิงทฤษฎี แต่สามารถนำไปใช้จริงได้โดยการสร้างคอมพิวเตอร์จริง

โรงเรียนมัวร์

โรงเรียนนี้ตอบกลับในปีพ. ศ. 2489 ด้วยชุดการบรรยาย ผู้เข้าร่วมประชุมได้เรียนรู้เกี่ยวกับ ENIAC เทคนิคทั่วไปในการสร้างคอมพิวเตอร์และแนวคิดใหม่ในการจัดเก็บโปรแกรมไว้ในหน่วยความจำซึ่งยังไม่มีใครทำ

มอริซวิลค์สผู้ช่วยคนหนึ่งเป็นผู้นำทีมอังกฤษที่สร้าง EDSAC ในเคมบริดจ์ในปี พ.ศ. 2492

ในทางกลับกัน Richard Snyder นำทีมอเมริกันที่จบ EDVAC ที่ Moore School

คอมพิวเตอร์โปรแกรมจัดเก็บที่พัฒนาโดย von Neumann เริ่มใช้งานได้ในปี 2494 IAS ทำให้การออกแบบของเขาใช้งานได้อย่างอิสระ สิ่งนี้แพร่กระจายเครื่องจักรที่คล้ายกันไปทั่วโลก

ลักษณะของคอมพิวเตอร์รุ่นแรก

แก้ปัญหาทีละปัญหาเท่านั้น

คอมพิวเตอร์รุ่นแรกถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าคำแนะนำการใช้งานถูกสร้างขึ้นโดยเฉพาะเพื่อทำงานที่จะใช้คอมพิวเตอร์

เทคโนโลยีที่ใช้

คอมพิวเตอร์เหล่านี้ใช้หลอดสุญญากาศสำหรับวงจร CPU และถังแม่เหล็กในการจัดเก็บข้อมูลรวมถึงอุปกรณ์สวิตชิ่งไฟฟ้า

หน่วยความจำแกนแม่เหล็กถูกใช้เป็นหน่วยความจำหลัก อุปกรณ์ป้อนข้อมูลคือเทปกระดาษหรือการ์ดเจาะรู

ความเร็วในการประมวลผล

ความเร็วของ CPU ต่ำมาก มีการประมวลผลที่ช้าไม่มีประสิทธิภาพและไม่น่าเชื่อถือเนื่องจากมีความแม่นยำต่ำ สามารถทำการคำนวณตัวเลขอย่างง่ายและตรงเท่านั้น

ราคา

คอมพิวเตอร์มีราคาแพงมากในการทำงาน คอมพิวเตอร์ในยุคนี้มีขนาดใหญ่มากกินพื้นที่ขนาดเท่ากับห้อง

นอกจากนี้พวกเขาใช้ไฟฟ้าจำนวนมากสร้างความร้อนจำนวนมากซึ่งมักทำให้พวกเขาพังทลาย

ภาษาโปรแกรม

คอมพิวเตอร์รุ่นแรกได้รับคำแนะนำในภาษาเครื่อง (0 และ 1) หรือผ่านสัญญาณเปิด / ปิดไฟฟ้า ไม่มีภาษาโปรแกรม

ต่อมาได้มีการพัฒนาภาษาแอสเซมบลีเพื่อใช้ในคอมพิวเตอร์รุ่นแรก

เมื่อโลกเห็นว่ามีการจัดเก็บโปรแกรมคอมพิวเตอร์ไว้ภายในข้อดีก็ชัดเจน ทุกมหาวิทยาลัยสถาบันวิจัยและห้องปฏิบัติการต่างก็ต้องการเป็นของตัวเอง

อย่างไรก็ตามไม่มีผู้ผลิตคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เชิงพาณิชย์ที่มีโปรแกรมเก็บไว้ ถ้าคุณต้องการคุณต้องสร้างมัน

เครื่องจักรในยุคแรก ๆ เหล่านี้มีพื้นฐานมาจากการออกแบบที่เผยแพร่ คนอื่น ๆ พัฒนาขึ้นโดยอิสระ

ซอฟต์แวร์

ในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องแรกจะมีการให้คำแนะนำในภาษาที่พวกเขาเข้าใจได้ง่าย นั่นคือภาษาเครื่องหรือไบนารี

คำสั่งใด ๆ ในภาษานี้จะได้รับในรูปแบบของลำดับ 1 และ 0 สัญลักษณ์ 1 แสดงถึงการมีพัลส์ไฟฟ้าและ 0 แสดงถึงการไม่มีพัลส์ไฟฟ้า

สตริงของ 1 และ 0 เช่น 11101101 มีความหมายเฉพาะสำหรับคอมพิวเตอร์แม้ว่าจะดูเหมือนเลขฐานสอง

การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาเครื่องนั้นยุ่งยากมากดังนั้นจึงต้องทำโดยผู้เชี่ยวชาญเท่านั้น คำสั่งและข้อมูลทั้งหมดถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์ในรูปแบบตัวเลขไบนารี

การเขียนโปรแกรมระดับต่ำ

เครื่องจักรเหล่านี้มีไว้สำหรับการทำงานระดับต่ำ ระบบสามารถแก้ปัญหาได้ครั้งละหนึ่งปัญหาเท่านั้น ไม่มีภาษาแอสเซมบลีและไม่มีซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการ

ดังนั้นอินเทอร์เฟซกับคอมพิวเตอร์รุ่นแรกจึงผ่านแผงแพตช์และภาษาเครื่อง ช่างเดินสายวงจรไฟฟ้าโดยเชื่อมต่อสายไฟจำนวนมากเข้ากับเต้าเสียบ

จากนั้นพวกเขาก็ถูกใส่ลงในการ์ดเจาะเฉพาะและการคำนวณบางประเภทต้องรอเป็นเวลาหลายชั่วโมงในขณะเดียวกันก็วางใจว่าหลอดสุญญากาศหลายพันหลอดจะไม่ได้รับความเสียหายในระหว่างขั้นตอนนี้เพื่อไม่ให้ต้องทำตามขั้นตอนนี้อีก

งานคอมพิวเตอร์ทำเป็นชุด ๆ ดังนั้นในปี 1950 ระบบปฏิบัติการจึงถูกเรียกว่าระบบประมวลผลแบบแบตช์

โปรแกรมที่เก็บไว้ภายใน

คอมพิวเตอร์เครื่องแรกรวมการคำนวณด้วยความเร็วสูง แต่หลังจากขั้นตอนการกำหนดค่าโปรแกรมอย่างระมัดระวัง

ไม่มีใครรู้ว่าใครเป็นผู้คิดค้นโซลูชันการจัดเก็บคำแนะนำที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่บอกคุณว่าต้องทำอะไรในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ นับเป็นการถือกำเนิดของซอฟต์แวร์ที่ใช้กับคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

เครื่องทดลองของแมนเชสเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่รันโปรแกรมจากหน่วยความจำ

ห้าสิบสองนาทีเป็นเวลาที่คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ใช้ในการรันโปรแกรม 17 คำสั่ง ดังนั้นในปีพ. ศ. 2491 คอมพิวเตอร์โปรแกรมที่จัดเก็บจึงถือกำเนิดขึ้น

ฮาร์ดแวร์

นอกเหนือจากการมีตัวต้านทานและตัวเก็บประจุหลายพันตัวแล้วคอมพิวเตอร์รุ่นแรกยังใช้หลอดสุญญากาศมากกว่า 18,000 หลอดซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ครอบคลุมทั้งห้อง

หลอดเปล่า

เทคโนโลยีหลักสำหรับคอมพิวเตอร์รุ่นแรกคือหลอดสุญญากาศ ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2483 ถึง พ.ศ. 2499 มีการใช้หลอดสุญญากาศในคอมพิวเตอร์อย่างแพร่หลายส่งผลให้คอมพิวเตอร์รุ่นแรก ๆ

คอมพิวเตอร์เหล่านี้ใช้หลอดสุญญากาศสำหรับการขยายสัญญาณและการเปลี่ยนสัญญาณ หลอดทำจากภาชนะแก้วที่ปิดสนิทขนาดเท่าหลอดไฟ

กระจกที่ปิดสนิทอนุญาตให้กระแสไหลจากเส้นใยไปยังแผ่นโลหะแบบไร้สาย

หลอดสูญญากาศถูกประดิษฐ์ขึ้นในปีพ. ศ. 2449 โดย Lee De Forest เทคโนโลยีนี้มีความสำคัญในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 เนื่องจากใช้ในการผลิตโทรทัศน์เรดาร์เครื่องเอกซเรย์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ อีกมากมาย

หลอดสุญญากาศเริ่มต้นและสิ้นสุดวงจรโดยการเปิดและปิดเมื่อเชื่อมต่อหรือตัดการเชื่อมต่อ

วิธีการเข้าและออก

การเข้าและออกทำได้โดยใช้บัตรเจาะกลองแม่เหล็กเครื่องพิมพ์ดีดและเครื่องอ่านบัตรเจาะรู ในขั้นต้นช่างเทคนิคเจาะบัตรด้วยตนเองด้วยตนเอง สิ่งนี้ทำได้ในภายหลังโดยใช้คอมพิวเตอร์

เครื่องพิมพ์ดีดอิเล็กทรอนิกส์ที่ตั้งโปรแกรมให้เขียนบนเทปกระดาษหรือเครื่องอ่านบัตรแบบเจาะถูกใช้เพื่อพิมพ์รายงาน

คอมพิวเตอร์ที่โดดเด่นในยุคนี้

ENIAC

คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานทั่วไปเครื่องแรกเรียกว่า ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) สร้างขึ้นระหว่างปีพ. ศ. 2486 ถึง พ.ศ. 2488 ใช้หลอดสุญญากาศ 18,000 หลอดและตัวต้านทาน 70,000 ตัว

เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่เครื่องแรกที่ทำงานด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยไม่ถูกเบรกโดยส่วนประกอบทางกลใด ๆ

น้ำหนัก 30 ตัน มีความยาวประมาณ 30 เมตรและต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ในการติดตั้ง เขาสามารถคำนวณในอัตรา 1,900 ผลรวมต่อวินาที มันถูกตั้งโปรแกรมด้วยสายไฟที่เสียบเข้ากับเมนบอร์ด

เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ระบบเครื่องกลไฟฟ้ารุ่นก่อน ๆ ถึง 1,000 เท่าแม้ว่าจะช้าไปหน่อยเมื่อพยายามตั้งโปรแกรมใหม่

ได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นที่ Moore School of Engineering ที่ University of Pennsylvania โดยวิศวกร John Mauchly และ Presper Eckert

ENIAC ใช้ในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับสงครามเช่นการคำนวณเพื่อช่วยในการสร้างระเบิดปรมาณู นอกจากนี้สำหรับการพยากรณ์อากาศ

EDSAC

คอมพิวเตอร์เครื่องนี้ได้รับการพัฒนาในบริเตนใหญ่ มันกลายเป็นคอมพิวเตอร์โปรแกรมเก็บข้อมูลที่ไม่ใช่การทดลองเครื่องแรกในปี พ.ศ. 2492

มันใช้หน่วยความจำของเส้นหน่วงเวลาปรอทซึ่งให้หน่วยความจำกับคอมพิวเตอร์รุ่นแรก ๆ

แบบจำลองนักบิน ACE

เครื่องนี้สร้างเสร็จโดย Alan Turing ในบริเตนใหญ่ในปี 1950 แม้ว่ามันจะถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นคอมพิวเตอร์ทดสอบ แต่ก็ใช้งานได้ตามปกติเป็นเวลาห้าปี

UNIVAC

UNIVAC เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ แหล่งที่มาของภาพ: Wikimedia.org

UNIVAC (Universal Automatic Computer) เป็นคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่ออกแบบมาเพื่อการใช้งานเชิงพาณิชย์ไม่ใช่ทางทหาร ออกในปี 2494 ให้กับลูกค้าเชิงพาณิชย์สำนักสำรวจสำมะโนประชากรแห่งสหรัฐอเมริกาเพื่อนับประชากรทั่วไป

มันสามารถเรียกใช้ผลรวมมากกว่า ENIAC สิบเท่าต่อวินาที ในปัจจุบัน UNIVAC มีราคาอยู่ที่ 4,996,000 ดอลลาร์

ต่อมาถูกใช้เพื่อจัดการการจ่ายเงินเดือนบันทึกข้อมูลและแม้กระทั่งเพื่อทำนายผลการเลือกตั้งประธานาธิบดีในปี 2495

ต่างจากหลอดสุญญากาศ 18,000 หลอดที่ ENIAC UNIVAC ฉันใช้หลอดสุญญากาศเพียง 5,000 กว่าหลอด นอกจากนี้ยังมีขนาดเล็กกว่ารุ่นก่อนถึงครึ่งหนึ่งโดยขายได้เกือบ 50 หน่วย

ข้อดีและข้อเสีย

ความได้เปรียบ

- ข้อดีของเทคโนโลยีหลอดสุญญากาศคือทำให้สามารถผลิตคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบดิจิทัลได้ หลอดสุญญากาศเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดเดียวที่มีในสมัยนั้นซึ่งทำให้การคำนวณเป็นไปได้

- คอมพิวเตอร์เหล่านี้เป็นอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในยุคนั้น พวกเขามีความสามารถในการคำนวณข้อมูลในหน่วยมิลลิวินาที

- สามารถแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อเสีย

- คอมพิวเตอร์มีขนาดใหญ่มาก น้ำหนักประมาณ 30 ตัน ดังนั้นจึงไม่สามารถพกพาได้เลย

- พวกมันอาศัยท่อสุญญากาศซึ่งได้รับความเสียหายอย่างรวดเร็ว คอมพิวเตอร์มีความร้อนสูงเกินไปอย่างรวดเร็วเนื่องจากหลอดสุญญากาศหลายพันหลอด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบระบายความร้อนขนาดใหญ่ โลหะเปล่งอิเล็กตรอนเผาไหม้ได้ง่ายในหลอดสุญญากาศ

- สามารถจัดเก็บข้อมูลได้เล็กน้อย มีการใช้ถังแม่เหล็กซึ่งให้การจัดเก็บข้อมูลน้อยมาก

- มีการใช้ในเชิงพาณิชย์อย่าง จำกัด เนื่องจากการผลิตเชิงพาณิชย์มีราคาแพงมาก

- ประสิทธิภาพในการทำงานต่ำ การคำนวณดำเนินการด้วยความเร็วต่ำมาก

- ใช้การ์ดเจาะเพื่อเข้า

- พวกเขามีความสามารถในการเขียนโปรแกรมที่ จำกัด มาก สามารถใช้ได้เฉพาะภาษาเครื่องเท่านั้น

- พวกเขาต้องการการใช้พลังงานจำนวนมาก

- พวกเขาไม่น่าเชื่อถือมากนัก จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องและทำงานได้แย่มาก

อ้างอิง

1. เบนจามินมูซุนกู (2018). รุ่นของคอมพิวเตอร์ตั้งแต่ปีพ. ศ. 2483 ถึงปัจจุบัน Kenyaplex นำมาจาก: kenyaplex.com.
2. สารานุกรม (2019). รุ่นต่างๆคอมพิวเตอร์ นำมาจาก: encyclopedia.com.
3. ประวัติคอมพิวเตอร์ (2019). รุ่นแรก นำมาจาก: computerhistory.org.
4. Wikieducator (2019). ประวัติการพัฒนาคอมพิวเตอร์และการสร้างคอมพิวเตอร์ นำมาจาก: wikieducator.org.
5. พรีราน่าเชน (2018). รุ่นของคอมพิวเตอร์ รวมความช่วยเหลือ นำมาจาก: includehelp.com.
6. Kullabs (2019). การสร้างคอมพิวเตอร์และคุณลักษณะต่างๆ นำมาจาก: kullabs.com.
7. ไบต์หมายเหตุ (2019) ห้ารุ่นของคอมพิวเตอร์ นำมาจาก: byte-notes.com.
8. Alfred Amuno (2019). ประวัติคอมพิวเตอร์: การจำแนกประเภทของรุ่นของคอมพิวเตอร์ อนาคตเทอร์โบ. นำมาจาก: turbofuture.com.