أول حاسوب يعتمد على الأنابيب المفرغة. أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية. الجيل الأول من ديناصورات المصباح
تم إنشاء الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر في أنابيب مفرغةاه في الفترة من 1944 إلى 1954.
أنبوب الإلكترون هو جهاز يعمل عن طريق تغيير تدفق الإلكترونات التي تتحرك في الفراغ من الكاثود إلى القطب الموجب.
تحدث حركة الإلكترونات بسبب الانبعاث الحراري - انبعاث الإلكترونات من سطح المعادن الساخنة. والحقيقة هي أن المعادن لديها تركيز عال من الإلكترونات الحرة، والتي لها طاقات مختلفة، وبالتالي، سرعات مختلفة. ومع تسخين المعدن، تزداد طاقة الإلكترونات، ويتغلب بعضها على حاجز الجهد عند حدود المعدن.
اليوم، يمكن أن يمثل زوج من رقائق الكمبيوتر المعرفية المستندة إلى الدماغ، والتي تم الكشف عنها اليوم، خطوة جديدة إلى الأمام - أو، وفقًا لـ على الأقل، مفترق الطرق الرئيسي - في العالم هندسة الكمبيوترو الذكاء الاصطناعي. الآن قاموا بإنشاء مثل هذا النظام - اثنان، في الواقع - ويسمونهم الرقائق العصبية. هذه خطوة نحو إعادة تصور أجهزة الكمبيوتر كأنظمة تعليمية شاملة وقابلة للتكيف بدلاً من الآلات الحاسبة التي تقبل نعم أو لا.
يمكنك أن تقرأ عن بنية فون نيومان، ولكنها في الأساس نظام به بوابتان للبيانات تتشاركان تعليمات الإدخال وبيانات الإخراج. وهذا يخلق عنق الزجاجة الذي يحد بشكل أساسي من معدلات نقل البيانات. تمامًا مثل الدماغ، تتمتع الرقائق بمرونة متشابكة، مما يعني أنه يمكن إعادة تشكيل مناطق معينة لأداء مهام لم يتم تخصيصها لها في الأصل.
الشكل 1: منظر لأنبوب مفرغ
مبدأ تشغيل أنبوب الإلكترون هو كما يلي. إذا تم توفير وحدة منطقية لإدخال المصباح (على سبيل المثال، جهد 2 فولت)، فسنتلقى عند خرج المصباح إما صفرًا منطقيًا (جهد أقل من 1 فولت) أو صفرًا منطقيًا (2 فولت) . نحصل على منطقية إذا لم يكن هناك جهد تحكم، لأن التيار سوف يمر دون عوائق من الكاثود إلى الأنود. إذا تم تطبيق جهد سلبي على الشبكة، فسيتم طرد الإلكترونات التي تنتقل من الكاثود إلى الأنود من الشبكة، ونتيجة لذلك، لن يتدفق أي تيار، وسيكون خرج المصباح صفرًا منطقيًا. وباستخدام هذا المبدأ، تم بناء كل شيء بوابات المنطق، بوابات منطقيةأجهزة الكمبيوتر الأنبوبية.
ظل علماء الكمبيوتر يعملون منذ بعض الوقت على أنظمة يمكنها محاكاة براعة الدماغ الحاسوبية المتوازية ومنخفضة الطاقة، وقد حققوا العديد من الإنجازات. وفي العام الماضي، وصفها مهندس الكمبيوتر ستيف فوربر بأنها تتكون من عشرات الآلاف من شرائح الهواتف المحمولة.
أبرز التطورات في دماغ الكمبيوتر كانت في هذا المجال. كما يوحي اسمها، يمكن لمقاوم الذاكرة أن "يتذكر" آخر مقاومة كانت لديه عندما يمر التيار من خلالها، بحيث بمجرد إعادة التيار، ستكون مقاومة الدائرة هي نفسها. لن نتعمق كثيرًا هنا، لكنه يجعل النظام أكثر كفاءة.
في أبسط الحالات، يكون الكاثود عبارة عن فتيل مصنوع من معدن مقاوم للحرارة (على سبيل المثال، التنغستن)، والذي يتم تسخينه صدمة كهربائيةوالأنود عبارة عن أسطوانة معدنية صغيرة. عندما يتم تطبيق الجهد على الكاثود، تحت تأثير الانبعاث الحراري، ستبدأ الإلكترونات في الانبعاث من الكاثود، والذي بدوره سيتم استقباله بواسطة الأنود.
أدى استخدام الأنابيب المفرغة إلى زيادة كبيرة في القدرات الحاسوبية لأجهزة الكمبيوتر، مما ساهم في ذلك انتقال سريعمن أول أجهزة كمبيوتر الترحيل التلقائي إلى أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية من الجيل الأول.
الطرق والمسارات متصلة مناطق مختلفةدماغ قرد المكاك. للدماغ نظام الكمبيوتريمكن أن تعمل memristors التناظرية للكمبيوترالمشبك، الذي يقوم أيضًا بتخزين المعلومات حول نقل البيانات السابقة. وقال راجيت مانوهار، العميد المساعد للأبحاث والدراسات العليا في كلية الهندسة بجامعة كورنيل، إن اللبنات الأساسية بسيطة، لكن الهندسة المعمارية فريدة من نوعها.
عندما تغير الخلية العصبية حالتها، فإن الحالة التي تقوم بتعديلها هي حالتها الخاصة، وليست حالة شيء آخر. بهذه الطريقة يمكنك تحديد الدائرة المراد حسابها فعليًا والدائرة لتخزين الحالة. وقال: "إننا قريبون جدًا من بعضنا البعض بحيث يصبح التعاون فعالاً للغاية".
ومع ذلك، لم يكن الأمر خاليا من المشاكل. وقد شاب استخدام الأنابيب المفرغة انخفاض موثوقيتها واستهلاكها العالي للطاقة وأبعادها الكبيرة. كانت أجهزة الكمبيوتر الأولى ضخمة الحجم حقًا واحتلت عدة غرف في معاهد البحوث. كانت صيانة أجهزة الكمبيوتر هذه معقدة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً؛ وكانت المصابيح تتعطل باستمرار وتحدث أعطال.
قال مودا أنه سهل طريق جديدتخزين الذاكرة. وقال مودا إنها ليست بنية كاملة في حد ذاتها. - ليس لديه القدرات الحاسوبية. لكن هذا شريحة جديدةوقال لديه هذه القوة. إلى جانب الذاكرة المدمجة للمشابك العصبية، يستخدم "نواة" التشابك العصبي ترانزستورات نموذجية لتمكين المدخلات والمخرجات، أي الخلايا العصبية.
نمذجة الشريحة المعرفية ومع ذلك، هذا الهندسة المعمارية الجديدةلن يحل محل أجهزة الكمبيوتر التقليدية. وتوقع مودا أن "كلاهما سيبقى معنا لفترة طويلة وسيخدم الإنسانية". والفكرة هي أن رقائق الطاقة العالية المستقبلية تعتمد على هذا التصميم شبكة الدماغسيكون قادرًا على استيعاب المعلومات وحسابها من مصادر متعددة وفهمها كلها - تمامًا كما يفعل الدماغ.
الشكل 2 مبدأ تشغيل الأنبوب المفرغ
إدخال البيانات، وظهرت مشاكل أخرى كثيرة. كان لا بد من جعل أنظمة إمداد الطاقة أقل تعقيدًا وتكلفة (كان من الضروري وضع حافلات طاقة خاصة لتوفير الطاقة للكمبيوتر وإنشاء أسلاك معقدة لتوصيل الكابلات بجميع العناصر) وأنظمة التبريد (أصبحت المصابيح ساخنة جدًا، الأمر الذي تسببت في فشلهم في كثير من الأحيان).
يمكن لجهاز كمبيوتر إدراكي يراقب المحيطات أن يسجل ويحسب متغيرات مثل درجة الحرارة وارتفاع الأمواج والصوتيات ويقرر ما إذا كان سيتم إصدار تحذيرات من تسونامي أو إعصار. وقال مودا إنه على رفوف محلات البقالة، يمكن استخدام قفاز خاص يراقب الرائحة والملمس والرؤية لتحديد المنتجات الملوثة. لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الحديثة التعامل مع هذا المستوى من التفاصيل بسبب كمية كبيرةالمدخلات، لكنه يبقي دماغه مغلقًا على الخوخ المتعفن طوال الوقت، وتعمل حواسك اللمس والشم والبصر معًا على الفور لتحديد ما إذا كانت الفاكهة سيئة.
وعلى الرغم من ذلك، تطور تصميم الكمبيوتر بشكل سريع، ووصلت سرعة الحساب إلى عدة آلاف من العمليات في الثانية، وكانت سعة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) حوالي 2048 كلمة آلية. في أجهزة كمبيوتر الجيل الأول، تم تخزين البرنامج بالفعل في الذاكرة واستخدامه المعالجة المتوازيةأجزاء من الكلمات الآلية.
كانت أجهزة الكمبيوتر التي تم إنشاؤها عالمية بشكل أساسي وتم استخدامها لحل المشكلات العلمية والتقنية. بمرور الوقت، يصبح إنتاج أجهزة الكمبيوتر منتجًا بكميات كبيرة، ويبدأ استخدامها لأغراض تجارية.
للقيام بذلك، يستخدم الدماغ الإشارات الكهربائيةبين ما يقرب من 150 تريليون نقطة اشتباك عصبي، كل ذلك أثناء احتساء الطاقة - تحتاج أدمغتنا إلى حوالي 20 واط لتعمل. وقال مودا إن هذا البحث يتقدم. ولكن سيمر وقت طويل قبل أن تتمكن رقائق الكمبيوتر من مضاهاة الحوسبة فائقة الكفاءة محطات توليد الطاقةتلك الطبيعة أعطتنا.
يفسر الكمبيوتر ما كتبه بول في الشكل 2 في أقصى اليسار. وبجواره مباشرةً، حدد ثقته بأنها 2. ووفقًا للسيرة الذاتية الرسمية لوالتر إيزاكسون، فقد اتبع حمية الفاكهة مرة أخرى. وفي طريق عودته من بستان التفاح، تذكر الاسم. يرتكب "آباء جميع الناس" خطأً فادحًا من وجهة نظر مسيحية: فهم لا ينتبهون إلى أمر الله بعدم أكل ثمر شجرة المعرفة. تختار حواء تفاحة من هذه الشجرة وتقضمها وتجبر آدم على أكل الفاكهة أيضًا. التفاحة في التاريخ الثقافي حلقة من الأساطير اليونانية مهمة حساسة للغاية: يجب على الابن الصغير لملك طروادة في باريس أن يقرر أي من الآلهة اليونانية الثلاثة أفروديت وأثينا وهيرا هي الأجمل. وبما أن كل إلهة تريد من باريس أن تختارها، فإنهم يحاولون رشوته. تقدم أفروديت لباريس حب نفسها امراة جميلةفى العالم. كدليل على حكمها، أعطت أفروديت باريس تفاحة ذهبية. التفاحة في التاريخ الثقافي حالة الجاذبية يقال إن العالم الإنجليزي وعالم الرياضيات إسحاق نيوتن قد أصيب في رأسه بسبب سقوط تفاحة من شجرة. ومن المفترض أن هذا قاده إلى فكرة وجود قوة تحرك التفاحة إلى الأرض، وليس إلى الجانب أو إلى الأعلى. ويقال إن هذه الحكاية ألهمت قانون الجذب لنيوتن. التفاحة في التاريخ الثقافي علامة على الهيمنة ما هو القاسم المشترك بين الإمبراطورية النمساوية أو ممالك إنجلترا والدنمارك والنرويج وبروسيا؟ هذه كرة الكرة الأرضيةعلى شكل كرة أرضية عليها نقش صليب علامة الهيمنة. التفاحة الإمبراطورية اخترعها الرومان القدماء. كان لديهم كرة أرضية كدليل على هيمنتهم على العالم. التفاحة في التاريخ الثقافي شجرة الحياة الأبدية تظهر شجرة التفاح في مجموعة متنوعة من الثقافات مراراً وتكراراً فيما يتعلق بالحياة. في الأسطورة الإسكندنافية، هو المسؤول عن الحياة الأبدية. نفس الشيء في الأساطير اليونانية. التفاحة في التاريخ الثقافي طلقة التفاحة كتب فريدريش شيلر مسرحيته الدرامية ويليام تيل في بداية عام 2009، وهي تحكي قصة بطل قومي سويسري يتمرد على مضطهديه الذين يتضورون جوعا. قطعة نقدية اجتماعية لا تزال ذات صلة حتى يومنا هذا. كانت طلقة التفاحة التي يرتديها ابن تيل على رأسه بمثابة عقوبة صممها الحاكم القوي ويليام تيل. التفاحة في التاريخ الثقافي الأجمل في البلاد كلها في الحكاية الخيالية "بياض الثلج والأقزام السبعة" للأخوين جريم، تغار الملكة الشريرة من جمال ابنة زوجها سنو وايت. لكي تكون "الأجمل على وجه الأرض"، تريد أن تقتل بياض الثلج. تسمم الملكة التفاحة، وتلدغ بياض الثلج وتسقط ميتة. يتعثر بولارشر، وتبصق سنو وايت التفاحة وتنجو. اسم الشركة كان فكرة المؤسس المشارك ستيف جوبز. . كتبت الشركة التاريخ منذ 40 عامًا عندما قام ثلاثة مهووسين في المرآب بتجميع نموذج أولي لجهاز كمبيوتر منزلي.
خلال نفس الفترة، تم تشكيل بنية من نوع فون نيومان، ولا تزال العديد من الافتراضات التي وجدت تطبيقها في أجهزة كمبيوتر الجيل الأول شائعة حتى يومنا هذا.
المعايير الرئيسية لتطوير الكمبيوتر، التي صاغها فون نيومان في عام 1946، مذكورة أدناه:
1. يجب أن تعمل أجهزة الكمبيوتر النظام الثنائيحساب التفاضل والتكامل؛
أصبح هذا النموذج الأولي هو الأكثر نجاحًا كمبيوتر شخصيالسبعينيات. التحدي الذي يواجه المطورين هو تجميع التكنولوجيا القوية في علبة جميلة. شيء لا يفعله إلا مهووسو التكنولوجيا. لكن هذا الصندوق الصغير المسطح ظهر عند الزاوية، وتم الإعلان عنه على نطاق واسع من خلال مواقع ترقص فيها صور ظلية لشباب على أنغام موسيقى مثيرة - وتم ارتداء سدادات أذن بيضاء على كابلات بيضاء.
لكن في الوقت الحالي لا توجد أشياء رائعة جديدة في الأفق. عيد ميلاد يلقي متواضعة إلى حد ما خط جديدتشير المنتجات الموجودة في السوق إلى أن هذا ابتكار إبداعي للغاية السنوات الأخيرةانخفضت إلى حد ما. المنافسة ليست غبية. وانتظر فقط اللحظة المناسبة لإخراجها. أولاً أجهزة الكمبيوتر التناظرية. خلال هذا الوقت، تم إنشاء أول أجهزة الكمبيوتر التناظرية. النماذج الأولى لا تزال تحتوي على دبابيس دوارة و الآليات الميكانيكيةالتي تجسد الآلة الحاسبة. تم استخدام هذه الآلات الحاسبة لحساب التقديرات العددية التقريبية للمعادلات التي كانت معقدة للغاية بالنسبة للطرق الحسابية التقليدية.
2. يجب تقديم جميع الإجراءات التي يقوم بها الكمبيوتر في شكل برنامج يتكون من مجموعة متسلسلة من الأوامر. يجب أن يحتوي كل أمر على رمز العملية وعناوين المعاملات ومجموعة من سمات الخدمة؛
3. يجب تخزين الأوامر في ذاكرة الكمبيوتر الكود الثنائي، لأن هذا يسمح بما يلي:
أ) حفظ نتائج الحسابات المتوسطة والثوابت والأرقام الأخرى في نفس جهاز التخزين الذي يوجد به البرنامج؛
لقد أتقن حسابات النقطة العائمة وتمت برمجته باستخدام البطاقات المثقوبة. تم إدخال وإخراج الأرقام في النظام العشري. كان من الممكن إجراء عملية حسابية واحدة في الثانية. ومع ذلك، لم يكن هذا الكمبيوتر يعمل بكامل طاقته أبدًا بسبب عيوب فنية. تم بناء الآلة الحاسبة باستخدام المرحلات، التي حلت محل عناصر التبديل الميكانيكية. يعتبر أهم المؤرخين هذه الآلة الحاسبة أول كمبيوتر حقيقي. كان يعمل مع أشرطة الإدخال والإخراج المثقبة. كانت هناك أيضًا لوحة مفاتيح للإدخال ولوحة مصباح للإخراج.
وبالتالي، يمكن للذاكرة تخزين ما لا يقل عن 64 رقمًا، كل منها يحتوي على 22 رقمًا مزدوجًا. تمت المعالجة في نظام مزدوج. كما تم دمج حساب النقطة العائمة. وصلت أجهزة كمبيوتر الجيل الأول هذه بسرعة إلى حدودها المادية بفضل آلياتها ومرحلاتها التي لا تزال متنوعة. فقط استخدام الأنابيب المفرغة ينتهك حدود الطاقة في معالجة البيانات، حيث أن سرعة تبديل الأنابيب أسرع بكثير من سرعة المرحلات.
ب) التدوين الثنائيتتيح لك الأوامر إجراء عمليات على القيم التي تم تشفيرها بها؛
ج) يصبح من الممكن نقل التحكم إلى أقسام مختلفة من البرنامج، اعتمادا على نتائج الحسابات؛
4. يجب أن يكون للذاكرة تنظيم هرمي، لأن سرعة أجهزة التخزين تتخلف بشكل كبير عن سرعة الدوائر المنطقية؛
كان على الأشخاص أن يواجهوا صعوبة في التعامل مع أوامر لوحة المفاتيح للتحكم في كيفية القيام بذلك لغة اجنبية. يجب على أولئك الذين ما زالوا يمتلكون بطاقة صحية من الجيل الأول أن يجدوا بديلاً بسرعة. تعلم كل شيء عن اللياقة البدنية والصحة والرياضة. لإكمال طلبك، اضغط على.
التأكيد الذي تلقيته للتو عبر البريد الإلكتروني. الرجاء إدخال عنوانك بريد إلكتروني. 
شجرة العائلة. في الممارسة العملية، لوحة عارية، بما في ذلك ضريبة القيمة المضافة في تجارة التجزئة، يتراوح من 35 إلى 40 يورو. من المحتمل أن تكون لوحة المفاتيح والشاشة والكابل موجودة في معظم منازل الكمبيوتر. اليوم، يقال شيء غريب أن جميع الراشي تقريبًا تحمل اللاحقة "موديل ب". بالإضافة إلى ذلك، تم تنفيذها بين "النموذج أ"، ولكن في مواجهة أحجام اللوحة المميزة في أي منهما المباني القائمة، ولم يتم قبولها أيضًا.
5. عمليات حسابيةيجب أن يتم تنفيذها على أساس الدوائر التي تؤدي فقط عمليات الجمع والإنشاء أجهزة خاصة- غير مناسب؛
6. لزيادة الأداء، من الضروري استخدام تنظيم مواز لعملية الحوسبة، أي. سيتم تنفيذ العمليات على الكلمات في وقت واحد في جميع أجزاء الكلمة.
في التشغيل المباشر، يعد هذا مجرد تسارع ملحوظ في عملية الشراء نسخة جديدةمن غير المرجح أن يكون يستحق كل هذا العناء. 
يبدو أن Crimson Pi-Zero أكثر رنينًا. 
الصانع النظام الصناعيويعتمد أيضًا على Raspberry Pi Zero. توفر العلب القوية إمكانية الوصول إلى جميع الواجهات كما أنها سهلة التركيب.
معالج الفيديو هذا هو القلب الحقيقي للرقاقة. وبما أنه تم تضمينه في بنية بناء محددة، فقد كان من الواضح استخدامه. علاوة على ذلك، بذلت المؤسسة حتى الآن كل جهد ممكن لضمان التوافق برمجةالخامس أجيال مختلفة. لقد كان الوقت قد حان بكل بساطة، والعديد من المستخدمين الآلات الميكانيكيةوعد إمكانات كبيرة لتصبح شراة محتملين. أي شركة غامرت بالتصنيع بتكاليف تطوير عالية قامت بتطوير بنية كمبيوتر مختلفة.
ومن الجدير بالذكر أن أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول لم يتم إنشاؤها من الصفر. في ذلك الوقت كانت هناك بالفعل تطورات في مجال البناء الدوائر الإلكترونية، على سبيل المثال، في الرادار ومجالات العلوم والتكنولوجيا الأخرى ذات الصلة. ومع ذلك، فإن أخطر القضايا المتعلقة بتطوير أجهزة التخزين. في السابق، لم تكن مطلوبة عمليا، لذلك لم تتراكم أي خبرة جدية في تطويرها. وبالتالي، أدى كل اختراق في تطوير أجهزة التخزين إلى خطوة جادة إلى الأمام في تصميم أجهزة الكمبيوتر، لأن تطوير ذاكرة عالية السرعة ورحيبة هو شرط أساسي لتطوير جهاز كمبيوتر قوي وعالي السرعة.
استخدمت أجهزة الكمبيوتر الأولى مشغلات ثابتة على الصمامات الثلاثية الأنبوبية كجهاز تخزين. ومع ذلك، فإن الحصول على جهاز ذاكرة باستخدام الأنابيب المفرغة ذات السعة المقبولة يتطلب تكاليف لا تصدق. لتخزين رقم ثنائي واحد، كان هناك حاجة إلى صمامين ثلاثيين، وكان عليهما استهلاك الطاقة بشكل مستمر لتخزين المعلومات. وهذا بدوره أدى إلى توليد حرارة خطيرة وانخفاض كارثي في الموثوقية. ونتيجة لذلك، كان جهاز التخزين ضخمًا للغاية ومكلفًا وغير موثوق به.
في عام 1944، بدأ التطوير نوع جديدأجهزة تخزين تعتمد على استخدام خطوط تأخير الزئبق بالموجات فوق الصوتية. تم استعارة الفكرة من جهاز تقليل الفوضى الأرضية والأجسام الذي تم تطويره للرادار خلال الحرب العالمية الثانية.
لإزالة الأجسام الثابتة من شاشة الرادار إشارة تنعكستم تقسيمها إلى قسمين، أحدهما أرسل مباشرة إلى شاشة الرادار، والثاني تم تأخيره. عند عرض الإشارات العادية والمتأخرة في وقت واحد، فإن أي ظهور بسبب التأخير و عكس القطبيةتم مسح المصادفة، ولم يتبق سوى الأجسام المتحركة.
تم تأخير الإشارة باستخدام خطوط التأخير - أنابيب مملوءة بالزئبق مع محول طاقة كريستالي بيزو في نهاياتها. تم إرسال الإشارات من مضخم الرادار إلى بلورة كهرضغطية في أحد طرفي الأنبوب، والتي، عند نبضها، تولد اهتزازًا صغيرًا في الزئبق. تم نقل الاهتزاز بسرعة إلى الطرف الآخر من الأنبوب، حيث قامت بلورة كهرضغطية أخرى بقلبه ونقله إلى الشاشة.
تم استخدام الزئبق لأن مقاومته الصوتية تساوي تقريبًا مقاومة البلورات الضغطية. أدى هذا إلى تقليل فقدان الطاقة الذي يحدث عند إرسال إشارة من البلورة إلى الزئبق والعودة.
الشكل 3: الذاكرة على زنابق الزئبق للتأخير.
لاستخدامها كذاكرة، تم تعديل خطوط تأخير الزئبق بشكل طفيف. تم تثبيت مكرر في الطرف المستقبل للأنبوب الذي تم إرساله اشارة ادخالمرة أخرى إلى مدخل خط التأخير، وبالتالي يستمر النبض المرسل إلى نظام تخزين البيانات في الدوران في خط التأخير، وبالتالي يتم تخزين جزء المعلومات طالما كانت هناك طاقة.
لا يخزن كل خط تأخير نبضة واحدة (بتة من البيانات)، بل مجموعة كاملة من النبضات، يتم تحديد عددها بواسطة سرعة مرور النبضة عبر خط التأخير الزئبقي (1450 م/ث)، ومدة النبضة. النبضات، والفاصل الزمني بينها وبين طول الأنبوب.
ولأول مرة، تم استخدام جهاز تخزين البيانات هذا في الكمبيوتر الإنجليزي - EDSAC، الذي نُشر عام 1949.
كانت ذاكرة خط التأخير الزئبقي بمثابة تحسن كبير مقارنة بذاكرة الصمام الثلاثي الأنبوبي وأدت إلى قفزة إلى الأمام في تكنولوجيا الحوسبة. ومع ذلك، كان لديه عدد من العيوب الخطيرة:
1. تتطلب خطوط التأخير تزامنًا صارمًا مع قارئ البيانات. كان يجب أن تصل النبضات إلى جهاز الاستقبال في اللحظة التي يكون فيها الكمبيوتر جاهزًا لقراءتها؛
2. لتقليل فقد الطاقة الذي يحدث أثناء إرسال الإشارة في خط التأخير، يجب الاحتفاظ بالزئبق عند مستوى 
درجة حرارة 40 درجة مئوية، لأنه عند درجة حرارة الزئبق هذه من الممكن تحقيق أقصى قدر من المطابقة للممانعات الصوتية للزئبق والبلورات الضغطية. هذا عمل شاق وغير مريح.
3. التغيرات في درجة حرارة الزئبق أدت أيضا إلى
الشكل 4: تخزين أنبوب أشعة الكاثود
تقليل سرعة الصوت. كان من الضروري الحفاظ على درجة الحرارة ضمن حدود محددة بدقة، أو تنظيمها تردد الساعةالكمبيوتر، وضبط سرعة انتشار الصوت في الزئبق عند درجة الحرارة الحالية;
4. يمكن أن تنعكس الإشارة من جدران وأطراف الأنبوب. كان من الضروري استخدام أساليب جادة للقضاء على الانعكاسات وضبط موضع البلورات الضغطية بعناية؛
5. كانت سرعة الذاكرة على خطوط التأخير الزئبقية منخفضة ومحدودة بسرعة الصوت في الزئبق. ونتيجة لذلك، كان بطيئا للغاية وتخلف بشكل كبير عن قدرات الحوسبة لأجهزة الكمبيوتر، مما أعاق تطورها. ونتيجة لذلك، كانت سرعة جهاز كمبيوتر مزود بذاكرة على خطوط تأخير الزئبق بالموجات فوق الصوتية عدة آلاف من العمليات في الثانية؛
6. الزئبق مادة شديدة السمية وباهظة الثمن، ومن الضروري استخدامها الامتثال الصارممعايير السلامة.
ولذلك، جديد، أكثر ذاكرة سريعةلمواصلة تطوير أجهزة الكمبيوتر. بعد وقت قصير من إنشاء أول حاسوب يستخدم خطوط التأخير الزئبقية بالموجات فوق الصوتية، بدأ العمل في البحث عن نوع جديد من الذاكرة باستخدام أنابيب أشعة الكاثود، وهي عبارة عن تعديل لأنابيب الذبذبات.
تم تطوير الطريقة الأولى لتخزين البيانات باستخدام أنابيب أشعة الكاثود في عام 1946 على يد فريدريك ويليامز. اختراع 
يستطيع ويليامسون تخزين جزء واحد فقط ويعمل على النحو التالي.
وباستخدام أنبوب أشعة الكاثود، تم تركيز شعاع من الإلكترونات على جزء من اللوح المطلي بمادة خاصة. ونتيجة لذلك، أطلقت هذه المنطقة، تحت تأثير الانبعاث الثانوي، إلكترونات واكتسبت شحنة موجبة، والتي بقيت لجزء من الثانية، حتى بعد إيقاف الشعاع. إذا من خلال
الشكل 5: الذاكرة على النوى المغناطيسية
ومن خلال تكرار القصف بالإلكترونات على فترات قصيرة، يمكن الحفاظ على شحنة المنطقة للمدة المطلوبة.
إذا تم نقل الشعاع، دون إيقاف تشغيله، قليلاً إلى القسم المجاور، فسيتم امتصاص الإلكترونات المنبعثة من القسم المجاور بواسطة القسم الأول، وسوف يستغرق شحنة محايدة.
وبالتالي، يمكن كتابة بت واحد من المعلومات بسرعة في خلية تتكون من قسمين متجاورين. الخلية بدون شحنة تساوي 1، والخلية ذات الشحنة الموجبة تساوي 0.
ولقراءة جزء المعلومات المخزن، تم ربط أقطاب كهربائية بالجانب الآخر من اللوحة لقياس مقدار التغير في شحنة الخلية، وتم تعريض الخلية نفسها بشكل متكرر لشعاع من الإلكترونات. ونتيجة لذلك، بغض النظر الحالة الأصلية، تلقت شحنة موجبة. إذا كانت الخلية تحتوي بالفعل على شحنة موجبة، فإن التغير في شحنتها يكون أقل مما لو كانت تحتوي على شحنة متعادلة. ومن خلال تحليل حجم تغير الشحنة، تم تحديد قيمة البت المخزن في هذه الخلية.
ومع ذلك، فإن عملية قراءة البيانات دمرت المعلومات المخزنة في الخلية، لذلك بعد عملية القراءة كان لا بد من كتابة البيانات مرة أخرى. في هذا الصدد، كانت عملية العمل مع الذاكرة على أنابيب أشعة الكاثود مشابهة جدًا للعمل مع الذاكرة الديناميكية الحديثة.
ظهر أول جهاز كمبيوتر مزود بمثل هذه الذاكرة في صيف عام 1948 ويمكنه تخزين ما يصل إلى 32 كلمة ثنائية مكونة من 32 بت.
مع مرور الوقت، تم استبدال ذاكرة أنبوب أشعة الكاثود بالذاكرة الأساسية المغناطيسية. تم تطوير هذا النوع من الذاكرة بواسطة J. Forrester وW. Papian، وتم استخدامه في عام 1953.
تقوم الذاكرة الأساسية المغناطيسية بتخزين البيانات في شكل اتجاه مغنطة حلقات الفريت الصغيرة. تخزن كل حلقة بتًا واحدًا من المعلومات، وكانت الذاكرة بأكملها عبارة عن مصفوفة مستطيلة.
في أبسط الحالات، كان جهاز الذاكرة على النحو التالي.
تم تمرير أسلاك الإثارة على طول صفوف المصفوفة من خلال الحلقات (تم تسليط الضوء عليها في الشكل). أخضر). تم تمرير أسلاك مماثلة من خلال حلقات على طول أعمدة المصفوفة (اللون الأزرق).
يحدد التيار المار عبر هذه الأسلاك اتجاه مغنطة الحلقات. علاوة على ذلك، كانت القوة الحالية بحيث لا يمكن لسلك واحد تغيير اتجاه المغنطة، وبالتالي، تغير اتجاه المغنطة فقط في الحلقة الموجودة عند تقاطع الأسلاك الحمراء والزرقاء. كان هذا ضروريا، حيث تم تعليق عدة عشرات من حلقات الفريت على كل سلك إثارة، وكان من الضروري تغيير الحالة في حلقة واحدة فقط.
إذا لم يكن من الضروري تغيير حالة المغنطة في الحلقة المحددة، فسيتم توفير التيار إلى سلك التثبيط (الأحمر) في الاتجاه المعاكس للتيار في أسلاك الإثارة. ونتيجة لذلك، فإن مجموع التيارات لم يكن كافيا لتغيير مغنطة الحلقة.
الشكل 6: الذاكرة على القضبان المغناطيسية
وبالتالي، يمكن لكل حلقة تخزين 1 أو 0، اعتمادًا على اتجاه المغنطة.
لقراءة البيانات من المحدد حلقة الفريت، يتم إمدادها بنبضات تيار من خلال أسلاك الإثارة بحيث يؤدي مجموعها إلى مغنطة الحلقة في اتجاه معين، بغض النظر عن المغنطة الأولية.
عندما تتغير مغنطة الحلقة في سلك القراءة، الحالية التي يسببها. ومن خلال قياسها، كان من الممكن تحديد مدى تغير اتجاه المغنطة في الحلقة، وبالتالي معرفة القيمة المخزنة فيها.
كما ترون، دمرت عملية القراءة البيانات (تمامًا كما هو الحال في الحديثة الذاكرة الديناميكية)، لذلك بعد القراءة كان من الضروري كتابة البيانات مرة أخرى.
وسرعان ما أصبح هذا النوع من الذاكرة هو السائد، حيث حل محل أنابيب أشعة الكاثود وخطوط تأخير الزئبق بالموجات فوق الصوتية. أعطى هذا قفزة أخرى في أداء الكمبيوتر.
مزيد من التطويروتحسين أجهزة الكمبيوتر سمح لهم باحتلال مكانتهم بقوة في مجال العلوم والتكنولوجيا.
تشمل أجهزة الكمبيوتر المتقدمة للجيل الأول ما يلي:
الشكل 7: اتجاهات تطوير أجهزة كمبيوتر الجيل الأول
اينياك- أول إلكتروني واسع النطاق حاسوب رقميتم إنشاؤه عام 1946 بأمر من الجيش الأمريكي في مختبر الأبحاث الباليستية لحساب طاولات إطلاق النار. كلف في 14 فبراير 1946؛
إدفاك- أحد أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية الأولى، التي تم تطويرها في مختبر أبحاث الباليستية التابع للجيش الأمريكي، وتم تقديمها للجمهور في عام 1949؛
إدساك- جهاز كمبيوتر إلكتروني تم إنشاؤه عام 1949 في جامعة كامبريدج (المملكة المتحدة) من قبل مجموعة بقيادة موريس ويلكس؛
يونيفاك- عالمي الكمبيوتر الآلي، تم إنشاؤها في عام 1951 من قبل D. Mauchly وJ.Presper Eckert؛
معايير المحاسبة الدولية- حاسوب معهد الدراسات المتقدمة، الذي تم تطويره تحت قيادة ج. نيومان عام 1952؛
زوبعة- جهاز كمبيوتر تم إنشاؤه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في مارس 1951؛
ميسم- آلة حاسبة إلكترونية صغيرة – الأولى الكمبيوتر المنزلي، تم إنشاؤها في عام 1950 من قبل S.A. ليبيديف.
بيسم- آلة حاسبة إلكترونية كبيرة، طورها معهد الميكانيكا الدقيقة وتكنولوجيا الحوسبة التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.
كل هذه والعديد من أجهزة الكمبيوتر الأخرى من الجيل الأول أعدت منصة انطلاق موثوقة للمسيرة المنتصرة لأجهزة الكمبيوتر حول العالم.
ومن الجدير بالذكر أنه لم يكن هناك انتقال حاد من أجهزة كمبيوتر الجيل الأول التي تستخدم الأنابيب المفرغة إلى أجهزة كمبيوتر الجيل الثاني التي تستخدم الترانزستورات. تم استبدال الأنابيب المفرغة تدريجيًا، حيث تم استبدالها بترانزستورات الحالة الصلبة. في البداية، تم استبدال الأنابيب المفرغة من أجهزة تخزين البيانات، ثم تم استبدالها تدريجياً من الأجهزة المنطقية الحسابية.
على اليسار، يتم تصوير الانتقال من أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية البحتة إلى أجهزة كمبيوتر الجيل الثاني بشكل تخطيطي.
أثناء وجود أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية، لم تخضع بنيتها، الموضحة في الشكل أدناه، لتغييرات كبيرة. كما أن الانتقال إلى الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر لم يحدث تغييرات كبيرة عليها البناء الهيكلي. في الأساس، الشيء الوحيد الذي تغير هو قاعدة العنصر. بدأت التغييرات الجادة في هيكل بناء الكمبيوتر مع اقتراب الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر، عندما بدأت الدوائر المتكاملة الأولى في الظهور.
الشكل 8: رسم تخطيطي لجهاز كمبيوتر من الجيل الأول
باستخدام جهاز إدخال البيانات (DID)، تم إدخال البرامج والبيانات المصدرية الخاصة بها إلى الكمبيوتر. تم تخزين المعلومات المدخلة كليًا أو كليًا في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). ثم، إذا لزم الأمر، تم إدخاله في جهاز تخزين خارجي (ESU)، حيث يمكن تحميله في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) حسب الحاجة.
بعد إدخال البيانات أو قراءتها من VSD، معلومات البرنامجتمت قراءة الأمر تلو الآخر من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ونقله إلى جهاز التحكم (CU).
يقوم جهاز التحكم بفك تشفير الأمر وتحديد عناوين المعاملات وعدد الأمر التالي الذي يجب قراءته من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). بعد ذلك، ومن خلال فرض التنسيق بين جميع عناصر الكمبيوتر، نظمت وحدة التحكم تنفيذ الأمر وطلبت الأمر التالي. تظهر دوائر إشارة التحكم في الشكل بخطوط متقطعة.
تقوم وحدة المنطق الحسابي (ALU) بإجراء العمليات الحسابية و العمليات المنطقيةعلى البيانات. الجزء الرئيسي من ALU هو جوهر الحوسبة، والذي يتضمن المضافات، والعدادات، والسجلات، والمحولات المنطقية، وما إلى ذلك.
تم تخزين النتائج المتوسطة التي تم الحصول عليها بعد تنفيذ الأوامر الفردية في ذاكرة الوصول العشوائي. تم نقل النتائج التي تم الحصول عليها بعد تنفيذ برنامج الحساب بأكمله إلى جهاز الإخراج (UVv). تم استخدام ما يلي كأشعة فوق البنفسجية: شاشة العرض، الطابعة، الراسمة، إلخ.
كما يتبين مما سبق مخطط الكتلةكانت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول مركزية للغاية. كان جهاز التحكم مسؤولاً ليس فقط عن تنفيذ الأوامر، بل كان يتحكم أيضًا في تشغيل أجهزة إدخال وإخراج البيانات، ونقل البيانات بين أجهزة التخزين ووظائف الكمبيوتر الأخرى. تم أيضًا توحيد تنسيقات الأوامر والبيانات ودورات التشغيل بشكل صارم.
كل هذا جعل من الممكن تبسيط معدات الكمبيوتر إلى حد ما، والتي كانت معقدة للغاية ومرهقة وبدون أي تنظيم خاص. 
عملية الحوسبة، ولكنها قيدت بشكل كبير نمو إنتاجيتها.
تم إنشاء أول جهاز كمبيوتر يستخدم الأنابيب المفرغة في الولايات المتحدة الأمريكية وكان يسمى ENIAC. كان لها تأثير كبير على اتجاه تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر. وسرعان ما حذت العديد من الدول الصناعية الأخرى (بريطانيا العظمى وسويسرا والاتحاد السوفييتي وغيرها) حذو الولايات المتحدة، والتي أولت الكثير من الاهتمام لتطوير تكنولوجيا الكمبيوتر في فترة ما بعد الحرب.
لكن، أعلى قيمةتأثر تطور تكنولوجيا الكمبيوتر بالأبحاث التي أجريت في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي وبريطانيا العظمى. وفي بلدان أخرى، على سبيل المثال في فرنسا وألمانيا واليابان، لم تحصل أجهزة الكمبيوتر التي تنتمي إلى الجيل الأول على تطور جدي. على وجه الخصوص، بالنسبة لألمانيا وإسبانيا واليابان، من الصعب أيضًا فصل إطار الانتقال من أجهزة كمبيوتر الجيل الأول إلى أجهزة كمبيوتر الجيل الثاني، لأنه، إلى جانب أجهزة الكمبيوتر الأولى المعتمدة على المصابيح، في نهاية الخمسينيات، بدأ إنشاء أول أجهزة كمبيوتر تعتمد على أشباه الموصلات.
أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية أنجزها: إسرائيلوف ب.س.
أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية هي أجهزة كمبيوتر رقمية قابلة للبرمجة حيث يتم بناء الدوائر المنطقية على أساس الأنابيب المفرغة. لقد كانوا الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر، بعد أجهزة الكمبيوتر المبنية على أساس المرحلات الكهروميكانيكية، وسبقت الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر المبنية على أساس الترانزستورات المنفصلة. مخصص بشكل رئيسي للحسابات الكبيرة.
أولاً كمبيوتر الأنبوبةكمبيوتر أتاناسوف - بيري - أول كمبيوتر رقمي جهاز الحوسبةوكذلك أول كمبيوتر بدون أجزاء متحركة. تم تصميم الآلة في عام 1937، ولم تكن قابلة للبرمجة، وتم تطويرها فقط لغرض حل الأنظمة المعادلات الخطية. وفي عام 1942 تم اختباره بنجاح. جهاز التخزين نتائج متوسطةكان الاعتماد على الخرائط الورقية غير موثوق به على الإطلاق. ظهرت بعض العناصر المماثلة لأول مرة في ABC أجهزة الكمبيوتر الحديثة، مثل الحساب الثنائيوالمشغلات.
ENIAC ENIAC (ENIAC، مختصر من المتكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر - المتكامل العددي الإلكتروني والكمبيوتر) - أول كمبيوتر رقمي إلكتروني هدف عاموالتي يمكن إعادة برمجتها لحل مجموعة واسعة من المشاكل. تم تطويره عام 1946 بوزن 27 طنًا. استهلاك الطاقة - 174 كيلوواط. تكلفة الإنشاء 486.804.22 دولارًا. كاختبار، كان إينياك هو أول من تم تكليفه به النمذجة الرياضيةانفجار نووي حراري لقنبلة خارقة وفقًا لفرضية أولام تيلر. كان أداء إينياك منخفضًا للغاية بالنسبة للنمذجة الكاملة؛ وتم تبسيط المعادلة، مع تجاهل العديد من التأثيرات الفيزيائية ومحاولة حساب المرحلة الأولى فقط من الخليط على الأقل في الفضاء أحادي البعد. وقد أثبتت النتائج، رغم أنها تقريبية للغاية، إمكانية صنع قنبلة هيدروجينية. قام الفيزيائي البريطاني دوغلاس هارتري في أبريل ويوليو 1946 بحل مشكلة تدفق الهواء حول جناح طائرة متحركة في ENIAC. سرعة أسرعصوت. أعطاه إينياك نتائج الحسابات الدقيقة حتى الرقم السابع. في عام 1949، تم استخدام ENIAC لحساب الأرقام π وe بدقة تصل إلى 2000 منزلة عشرية. وفي ربيع عام 1950، تم إصدار أول تنبؤ رقمي ناجح للطقس.
MESM MESM (آلة الحوسبة الإلكترونية الصغيرة) هو أول كمبيوتر إلكتروني في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وأوروبا القارية. تم تطويره من قبل مختبر S. A. Lebedev (على أساس معهد كييف للهندسة الكهربائية) منذ نهاية عام 1948. في البداية، تم تصميم MESM كتخطيط أو نموذج للإلكترونيات الكبيرة آلة العد(BESM)، في البداية كان الحرف "M" في الاسم يعني "نموذج". كان العمل على الآلة ذا طبيعة بحثية من أجل الاختبار التجريبي لمبادئ البناء العالمي أجهزة الكمبيوتر الرقمية. بعد النجاحات الأولية ومن أجل تلبية الاحتياجات واسعة النطاق ل تكنولوجيا الكمبيوتر، تقرر إكمال النموذج الأولي إلى آلة كاملة قادرة على حل المشكلات الحقيقية. تردد الفعل: 5 كيلو هرتز؛ المساحة المحتلة: 60 م²
BESM BESM (اختصار لآلة الحاسبة الإلكترونية الكبيرة (أو عالية السرعة) هي سلسلة من أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية السوفيتية ذات الأغراض العامة المصممة لحل المشكلات. مدى واسعمهام. BESM-2 - نسخة محسنة من BESM-1، جاهزة للإنتاج. أحد أوائل أجهزة الكمبيوتر التي تم إنتاجها بكميات كبيرة (في الفترة من 1953 إلى 1956، تم إنتاج 7 نسخ من كمبيوتر Strela بشكل متتابع؛ وفي عام 1957، إنتاج متسلسلمركبات أورال-1، والتي تم إنتاج 183 نسخة منها حتى عام 1961). أساسي تحديدمماثلة لخصائص BESM-1. 20 ألف عملية في الثانية، 2048 كلمة 39 بت من ذاكرة الوصول العشوائي على النوى الفريتية (200000 نواة من الفريت). تحتوي الآلة على 4 آلاف أنبوب مفرغ و 5 آلاف صمام ثنائي لأشباه الموصلات. تم إنتاجه من عام 1958 إلى عام 1962. تم إنتاج 67 مركبة. على أحد BESM-2، على وجه الخصوص، تم حساب مسار الصاروخ الذي أوصل راية الاتحاد السوفييتي إلى القمر.
تشارلز باباج تشارلز باباج (1791، لندن، إنجلترا - 1871) - عالم رياضيات إنجليزي، مخترع أول تحليل حاسوب. صمم وبنى (1820-22) آلة للجدولة (حساب قيم الدالة عند تغير الوسيط). في عام 1833 قام بتطوير مشروع لجهاز كمبيوتر رقمي عالمي - النموذج الأولي لجهاز كمبيوتر حديث.
