Tietokoneiden sukupolvet määritellään pitkälti niiden rakentamiseen käytettyjen komponenttien perusteella. Vaikka mekaanisia tietokoneita, kuten Babbagen moottoreita ja Hollerithin kirjoituspöytää, käytettiin vielä pitkälle 1900-luvulle, matemaatikot ja insinöörit tajusivat 1930-luvulla, että laskennan logiikka – Boolen logiikka – voitaisiin toteuttaa elektronisilla releillä ja kytkimillä. Tyhjiöputkista, sähköisestä komponentista, jota voidaan käyttää kytkinlaitteena, tuli ensimmäisten sähköisten tietokoneiden ydinkomponentteja.

Toinen maailmansota innoitti paljon matemaattista työtä. Britit kehittivät sarjan laskentalaitteita, joiden tarkoituksena oli tehdä laskelmia, joita tarvittiin saksalaisten koodien murtamiseen. Nämä laitteet huipentuivat Colossukseen, maailman ensimmäiseen elektroniseen digitaalitietokoneeseen, joka oli kokonaan ohjelmoitavissa. Käyttäjät pystyivät ohjelmoimaan koneen uudelleen vaihtamalla kytkimiä ja kytkemällä kytkentöjä uudelleen. Colossus ei pystynyt laskemaan mitä tahansa mahdollista ohjelmaa, mutta se voitiin ”ohjelmoida uudelleen” ratkaisemaan erilaisia koodien murtamiseen liittyviä ongelmia.

Computer History Museum

Breaking The Code

Vuonna 1946 Yhdysvalloissa saatiin valmiiksi ENIAC:n työstö, joka oli suunniteltu laskemaan tykistön tulitaulukot armeijan käyttöön. Sitä pidetään ensimmäisenä todella yleiskäyttöisenä tietokoneena – sillä pystyi suorittamaan mielivaltaisen sarjan matemaattisia operaatioita. Mutta kuten Colossus, sen ohjelma esitettiin koneen fyysisen johdotuksen avulla. Toisin kuin Colossus, joka oli osa erittäin salaista brittiläistä ohjelmaa, ENIACista tiedettiin laajalti.

ENIAC-tietokoneen pinta-ala oli 1800 neliömetriä, ja se kulutti 150 kW tehoa.

Tallennettu ohjelmallinen tietokone

Varhaisilla tietokonekoneilla oli kiinteä ohjelma. Esimerkiksi pöytälaskin on kiinteän ohjelman tietokone. Sillä voi tehdä perusmatematiikkaa, mutta sitä ei voi käyttää tekstinkäsittelyohjelmana tai pelikonsolina. Kiinteäohjelmaisen koneen ohjelman muuttaminen vaatii koneen uudelleen kytkemistä, uudelleenrakentamista tai uudelleensuunnittelua. Varhaisimpia tietokoneita ei niinkään ”ohjelmoitu” kuin ”suunniteltiin”. ”Uudelleenohjelmointi”, jos se ylipäätään oli mahdollista, oli työläs prosessi, joka alkoi vuokaavioista ja paperisista muistiinpanoista, jota seurasivat yksityiskohtaiset tekniset suunnitelmat ja sitten usein vaivalloinen prosessi, jossa kone johdotettiin ja rakennettiin fyysisesti uudelleen. Tallennettujen ohjelmien tietokoneen käyttöönoton myötä tämä muuttui. Tallennetun ohjelman omaavaan tietokoneeseen sisältyy jo lähtökohtaisesti käskykanta, ja se voi tallentaa muistiin joukon ohjeita (ohjelman), jotka kuvaavat yksityiskohtaisesti laskutoimitusta.

Jopa ennen kuin ENIAC oli valmis, sen suunnittelijat John Mauchly ja J. Presper Eckert ymmärsivät sen rajoitukset ja aloittivat tallennetun ohjelman omaavan tietokoneen, EDVAC:n, suunnittelun. Se oli ensimmäinen yleiskäyttöinen tietokone, joka oli suunniteltu tallentamaan ohjeensa sähköisesti, jolloin uusia ohjelmia voitiin ajaa ilman fyysisiä muutoksia koneeseen. Tämän koneen perusarkkitehtuuri tunnetaan nimellä ”von Neumann -arkkitehtuuri” sen kuvaajan, tutkija John von Neumannin mukaan. Von Neumannin arkkitehtuuri toimii lähes kaikkien nykyaikaisten tietokoneiden peruspiirustuksena.

Vaikka EDVAC olikin ensimmäinen suunniteltu yleiskäyttöinen tallennetun ohjelman tietokone, se ei ollut ensimmäinen, joka pystyi ajamaan ohjelmaa. Tämä kunnia kuuluu Manchesterin ”vauvalle”, Manchesterin yliopistossa Englannissa rakennetulle koneelle. Se suoritti ensimmäisen ohjelmansa kesäkuussa 1948. Se, mikä oikeastaan on ensimmäinen tietokone, riippuu siitä, miten ”tietokone” määritellään, mutta yleensä näitä kahta konetta pidetään ensimmäisinä nykyaikaisina tietokoneina – sähkölaitteina, jotka pystyvät tallentamaan muistiin ohjelman, jolla voidaan tehdä mitä tahansa laskutoimituksia.

1950-luvulle tultaessa tietokoneet olivat lähteneet laboratorioista ja siirtyneet valtavirtaan – UNIVACin ja IBM 650:n kaltaisia koneita myytiin kaupallisessa käytössä julkishallinnolle ja yrityksille. UNIVAC tuli julkisesti tunnetuksi, kun CBS-uutiset käyttivät sitä ennustamaan vuoden 1952 presidentinvaaleja. Mielipidemittaukset ennustivat Adlai Stevensonin voittoa, mutta CBS:lle tehty UNIVAC-ohjelma ennusti oikein, että Eisenhower voittaisi kisan.

Kuva on peräisin Computer History Museumista.¶

UNIVACin suunnittelija J. Presper Eckert ja operaattori Harold Sweeney esittelevät UNIVACia CBS:n uutistoimittaja Walter Cronkite:lle.