Das Konzept des erstens Computers Die Computerarchitektur wurde vom amerikanischen Mathematiker John von Neumann beschrieben, lange bevor der erste Computer konstruiert wurde. Die Definition wurde 1945 gegeben und besagte, dass der Computer die folgenden Komponenten umfasst: Prozessor (CPU), Speicher (RAM) und Eingabe- / Ausgabegeräte (U / I) (Maus, Tastatur, Drucker …). Eingabegerät ist das Gerät, das die Dateneingabe in den Computer ermöglicht. Mit dem Ausgabegerät kann man die vom Computer verarbeiteten Daten anzeigen. Der Speicher dient zum Speichern von Daten und Programmbefehlen. Für den Prozessor ist es zulässig, verschiedene Operationen im Computer auszuführen und er besteht aus einer Arithmetik-Logik-Einheit (ALU) und einer Steuereinheit. Die ALU wird zum Ausführen von Arithmetik- und Logikoperationen verwendet und enthält außerdem zwei Spezialregister, Akkumulatoren und Datenregister. Die Steuereinheit bietet Befehle, die sich im Arbeitsspeicher (RAM) befinden und von ALU- und U / I-Geräten verwaltet werden. Dieses Computerkonzept wird heute noch verwendet. Frühe Systeme waren räumlich sehr große Computer, die von der Konsole aus bedient wurden. Der Programmierer, der auch ein Computersystembetreiber war, hatte die ganze Bürde der Computerverwaltung. Es gab kein Betriebssystem. Das Programm wurde zuerst manuell in den Speicher geladen, wobei binäre Schalter, Papierbänder oder etwas später Lochkarten verwendet wurden. Es war notwendig, die Zeit im Voraus auf dem Computersystem einzutragen. Wenn der Benutzer seine Arbeit auf dem Computersystem vor Ablauf der angegebenen Zeit beendet hatte, konnte die restliche Zeit nicht verwendet werden und wenn er mehr Zeit benötigte, musste er sich erneut anmelden. Nachdem das Programm in den Speicher geladen wurde, wird mit den entsprechenden Tasten die Startadresse festgelegt und mit der Ausführung des Programms begonnen. Während das Programm ausgeführt wird, kann der Programmierer oder Bediener die Ausführung mit Hilfe der Ausgangsleuchten auf der Konsole überwachen. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, konnte der Programmierer die Ausführung des Programms stoppen, den Inhalt des Speichers und der Registrierung überprüfen und dann den Fehler direkt von der Konsole aus debuggen oder beheben. Das Ergebnis der Programmausführung wurde auf Papierbänder oder Karten gedruckt oder gelocht (eine spezielle Methode zum Schreiben von Daten durch Lochen). Im Laufe der Zeit wurden zusätzliche Software und Hardware entwickelt, um die missbräuchliche und langfristige Nutzung des oben erwähnten Computersystems zu erleichtern. Der Einstieg in das System ist effizienter geworden: Kartenleser, Bandlaufwerke, Magnetbänder, auch mit Eingaben. Zusätzlich wurden Zeilendrucker, Bandlaufwerke, Lochkarten und Magnetbänder entwickelt. Es gab auch Kontrollkarten, die die Verwendung der Hardware durch das Programm festlegten. Auf der Softwareseite haben Assembler, Loader und Linker alles entwickelt, um die Arbeit des Programmierers zu erleichtern. Bibliotheken einzelner Funktionen wurden ebenfalls entwickelt. Dadurch konnten die fertigen Funktionen ohne erneutes Schreiben in ein neues Programm kopiert werden, wodurch die Programmierzeit erheblich reduziert wurde. Besonders wichtige Funktionen oder Routinen waren diejenigen, die eingehende / ausgehende Operationen (Lesen und Schreiben vom Gerät in den Speicher und umgekehrt) ausführten. Jedes neue Eingabe- / Ausgabegerät hatte seine eigenen spezifischen Eigenschaften und erforderte eine spezielle Programmierung. Dann kam man auf die Idee, dassman für jedes Gerät spezielle Komprimierungsgeräte, sogenannte Gerätetreiber, schreibt. Der Hauptvorteil dieser Treiber war, dass sie für ein bestimmtes Gerät die Verwendung von Bafer, Pegs, Registern, Steuerbits und Statusbits beherrschten, mit anderen Worten, sie machten die Verwendung bestimmter Geräte einfach. Jeder Gerätetyp hatte einen eigenen Treiber. Zum Beispiel enthielt eine einfache Aufgabe des Lesens eines Zeichens aus einem Papierbandleser einen sehr komplexen Satz spezifischer Operationen. Anstatt den Code jedes Mal schreiben zu müssen, wurde der Treiber beim Ausführen der oben genannten Leseaufgabe einfach aus der Bibliothek verwendet. Später, mit dem Erscheinen von Fortran, Cobol und anderen Programmiersprachen, wurde dadurch die Arbeit des Entwicklers erheblich erleichtert, gleichzeitig wurden jedoch die Operationen am Computersystem komplizierter. Ein anschauliches Beispiel für das Vorbereiten eines ausführbaren Fortran-Programms: Um ein ausführbares Fortran-Programm vorzubereiten, sollte der Entwickler zuerst den Fortran-Compiler in den Computer laden. Andernfalls wurde der Compiler auf Magnetstreifen gespeichert, sodass das entsprechende Band vor dem Bandlaufwerk vorgespannt werden musste. Das Programm wurde über den Kartenleser gelesen und dann auf das zweite Band geschrieben. Fortran Compiler ergaben die sogenannte Assembler-Ausgabe, die zusammengestellt werden musste. Daher musste der nächste Streifen, der den Assembler enthielt, gedreht werden. Der Ausgang der Assemblierung sollte zur Unterstützung mit den entsprechenden Bibliotheksroutinen verknüpft werden. Schließlich war die binäre Objektform ( Hardware) des Programms zur Ausführung bereit. Natürlich würde es in den Speicher geladen und wie zuvor erwähnt von der Konsole aus debuggen. Was aus dem obigen Beispiel geschlossen werden kann, ist die Tatsache, dass viel Zeit in dem sogenannten Phasen verbracht wurde. Wenn in einer dieser Phasen ein Fehler aufgetreten ist, musste alles komplett neu gestartet werden. In jeder dieser Phasen wurden auch Magnetstreifen, Papierbänder und Lochkarten installiert. Das Hauptproblem war also die Einrichtungszeit, da zu der Zeit, als die Bänder eingelegt und gelesen wurden, oder während der Programmierer die Operationen von der Konsole aus ausführte, die zentrale Prozessoreinheit im Leerlauf war. Es sollte auch beachtet werden, dass die Computerzeit zu Zeiten früher Computer sehr geschätzt wurde. Es gab nur wenige Computer, die ein paar Millionen Dollar kosteten. Auch die Stromkosten, die Kühlung, die Programmierung usw. mussten berücksichtigt werden. Durch die oben genannten Tatsachen konnten Zeitgewinne durch die Einstellung eines professionellen Bedieners erzielt werden, der im Umgang mit verschiedenen Karten geschult war.