第一代计算机：揭开数字时代的序幕 在人类技术发展的璀璨星河中，第一代计算机无疑是第一颗、也是最关键的一颗启明星。它所代表的不仅仅是从机电计算到电子计算的简单跨越，更是一场彻底改变人类社会进程的思维革命与工程奇迹。第一代计算机，通常指20世纪40年代中期至50年代末期，以电子管作为基本逻辑元件的计算机系统。这个时期的机器，体型庞大如山，能耗惊人如小型工厂，运算能力却可能不及今日一只最普通的电子手表。正是这些笨重的“巨兽”，奠定了现代计算机几乎所有的基础架构——存储程序思想、二进制体系、由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成的冯·诺依曼结构。它们诞生于二战的硝烟与冷战初期的科学竞赛中，最初服务于弹道计算、密码破译、核武器模拟等国家战略需求，随后迅速向科学计算领域拓展。ENIAC、EDVAC、UNIVAC-I……这些如雷贯耳的名字，不仅是工程上的丰碑，更是人类首次尝试用电子速度处理信息的勇敢探索。从穿孔卡片到机器语言编程，从需要数天设置的线路到初步的操作系统雏形，第一代计算机的每一处设计、每一次故障、每一项突破，都充满了开拓者的智慧与汗水。理解第一代计算机，绝非简单的怀旧，而是理解我们当下所处的数字世界从何而来，其最底层的逻辑与精神内核如何被塑造。对于每一位希望深入计算机科学历史脉络的学习者、考生或从业者来说呢，这段充满硬核魅力与开拓精神的历史，是不可或缺的基石。易搜职考网在信息技术与历史领域深耕多年，深谙梳理复杂知识体系对于备考与研究的重要性，我们将以此视角，为您系统剖析第一代计算机的方方面面。

一、核心特征与技术基础：电子管时代的荣光与局限

第一代计算机的鲜明特质源于其核心构件——电子管。这种利用电场控制真空中电子运动的元件，开启了电子计算的大门，但也带来了与生俱来的特点。

是物理规模与能耗的极其庞大。一个电子管的大小堪比一个小灯泡，一台功能完整的计算机往往需要成千上万个电子管。
例如，著名的ENIAC就使用了约18000个电子管，占地面积达170平方米，重达30吨，其功耗高达150千瓦，运行时整个房间都如同一个炙热的烤箱。这直接导致了计算机只能是国家级科研机构或顶尖大学才能拥有的“奢侈品”。

是可靠性问题。电子管作为真空玻璃器件，发热量巨大，寿命有限，平均无故障运行时间极短。据说ENIAC运行期间，几乎每天都有多个电子管烧毁，需要技术人员不停地排查更换。这使得维护一支专业的工程师团队成为运行计算机的必要条件。

是极其有限的运算速度与存储容量。尽管相比之前的机电设备，电子管计算机的速度（每秒数千次运算）已是飞跃，但以今日标准看仍非常缓慢。主存储器早期使用水银延迟线、阴极射线管，后来才引入磁鼓，容量仅以千字节计，且大部分是只读状态，可读写的内存极小。

在输入输出与编程方式上，第一代计算机显得原始而繁琐。输入主要依靠穿孔卡片或纸带，输出则是打印机或更多的穿孔卡片。编程并非今天高级语言或键盘输入的概念，而是通过复杂的机械开关设置、插拔线路，或直接使用由0和1组成的机器语言，对程序员的要求极高，且程序无法存储，每次运行新任务都可能需要重新进行物理连接。

二、标志性机型巡礼：从ENIAC到UNIVAC的演进之路

第一代计算机的发展史上，几台里程碑式的机器勾勒出了清晰的演进路径。

ENIAC（电子数字积分计算机）： 通常被视为世界上第一台通用电子计算机，1946年诞生于美国宾夕法尼亚大学。它为计算火炮射表而设计，采用了十进制而非二进制，且最初没有采用存储程序结构。其最大的历史意义在于全面验证了使用大量电子管进行复杂高速计算的可行性，是电子计算机时代的“宣言之作”。

EDVAC（离散变量自动电子计算机）： 在ENIAC尚未完工时，其设计团队的核心人物冯·诺依曼等人便起草了EDVAC设计报告。这份报告首次明确提出了“存储程序”的概念，即程序和数据一样存放在存储器中，计算机可以自动按顺序执行指令。这一结构后来被称为“冯·诺依曼结构”，成为迄今为止绝大多数计算机的设计基石。EDVAC于1951年建成，是第一台体现该结构的计算机。

UNIVAC-I（通用自动计算机）： 由ENIAC的设计者莫奇利和埃克特创立公司后制造，于1951年交付美国人口普查局。它不仅是第一台商用计算机，更因其成功预测了1952年美国总统大选结果（艾森豪威尔获胜）而名声大噪，向公众展示了计算机处理社会数据的巨大潜力。UNIVAC-I的成功标志着计算机从纯粹的军事与科学工具，开始走进商业与社会应用领域。

除了这些美国机型，英国、苏联等国也同期开展了卓有成效的工作，如英国的EDSAC（1949年），它是世界上第一台实际运行的存储程序式计算机，早于EDVAC，对早期计算机发展影响深远。

三、系统架构与工作原理：冯·诺依曼结构的奠定

第一代计算机中后期确立的冯·诺依曼结构，是其最伟大的遗产。它明确了计算机应由五个基本部分组成，并描述了其协同工作的方式：

• 运算器（ALU）： 负责执行所有的算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非等）。
• 控制器（CU）： 是整个计算机的指挥中心，它从存储器中取出指令，进行译码，然后按时间顺序向其他部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作。
• 存储器（Memory）： 用于存放程序和数据。按地址进行访问，分为只读和可读写部分。第一代计算机的存储器技术是瓶颈，速度慢、容量小。
• 输入设备（Input）： 将外部的信息（程序和数据）转换为计算机能识别的形式，送入存储器。如穿孔卡片阅读机、纸带阅读机。
• 输出设备（Output）： 将计算机处理的结果转换为人能识别的形式，呈现出来。如行式打印机、卡片穿孔机。

其工作过程可简化为一个循环：控制器从存储器取指令 → 控制器分析指令 → 控制器指挥运算器/输入输出设备执行指令 → 将结果存回存储器或输出 → 取下一条指令。这一“存储程序、顺序执行”的核心思想，使得计算机的通用性成为可能，程序可以像数据一样被修改、设计和存储。

四、编程方式与软件萌芽：在机器码中艰难求索

在第一代计算机上编程，是一项极具挑战性的体力与脑力劳动，软件的概念尚在襁褓之中。

最初级的编程是纯粹的机器语言编程，程序员需要直接书写由0和1组成的二进制代码，每一条指令对应一个特定的操作（如加法、存数）和内存地址。这要求程序员不仅深刻理解算法，还必须完全掌握硬件的所有细节，极易出错且调试困难。

很快，为了提高效率，汇编语言出现了。它用简短的助记符（如ADD代表加法，LOAD代表取数）来代替二进制的操作码，用符号地址来代替复杂的数字内存地址。程序员用汇编语言编写“源程序”，然后通过一个称为“汇编器”的程序（最早也是用机器语言写成的）将其翻译成机器码。这无疑是革命性的进步，是第一代计算机后期最重要的软件成就，标志着系统软件的诞生。

与此同时，一些最基本的概念性系统软件开始萌芽。
例如，为了管理输入输出操作、简化编程，出现了最早的子程序库和输入输出例行程序。虽然此时还没有现代意义上的操作系统，但已经出现了用于启动机器、加载程序的简单监控程序雏形。易搜职考网在梳理计算机等级考试或相关技术史考点时发现，深刻理解从机器语言到汇编语言的跨越，是把握软件发展逻辑起点的关键。

五、应用领域与社会影响：从军事计算到商业曙光的转变

第一代计算机的应用，清晰地反映了其从国家战略工具向更广阔领域扩散的过程。

• 军事与尖端科研： 这是催生第一代计算机的原始动力。弹道轨迹计算、原子弹设计的流体动力学模拟、密码破译、新型航空器的气动分析等，这些需要海量计算的任务，是早期计算机存在的主要理由。
• 科学与工程计算： 在天文学、物理学、化学、气象学等领域，计算机开始解决以往人力无法完成的复杂数学问题，如求解大型方程组、模拟物理过程等，极大地加速了科研进程。
• 数据处理与商业应用： 以UNIVAC-I的成功为标志，计算机进入了商业领域。人口普查数据处理、企业薪资管理、财务报表统计等批量数据处理任务，成为计算机新的用武之地。这预示着信息处理时代的来临。
• 社会与文化影响： 第一代计算机改变了人们对“计算”和“机器智能”的认知。它创造了“计算机科学家”和“程序员”这样的新职业。尽管公众对它们感到神秘甚至惧怕，但计算机作为强大工具的形象已经建立，为后续的社会信息化埋下了伏笔。

六、学习与备考攻略：如何系统掌握第一代计算机知识

对于参加计算机相关考试（如软考、计算机等级考试、研究生入学考）或希望扎实理解计算机史的学子来说呢，掌握第一代计算机知识需要系统的方法。易搜职考网基于多年的教研经验，建议从以下几个层面构建知识体系：

1.建立清晰的时间线与因果链： 不要孤立记忆机型。应以时间为轴，理解从机电计算机（如哈佛Mark I）到ENIAC，再到存储程序概念提出（EDVAC报告），最后到商用化（UNIVAC-I）的演进逻辑。明确每一代步解决的问题（如提高速度、实现程序存储、走向实用）和引入的关键创新。

2.深入理解核心概念与技术术语：

• 电子管： 了解其作为开关元件的基本原理，以及由此带来的优（速度快）劣（体积大、耗电高、易损坏）。
• 存储程序概念： 这是重中之重。必须理解它与“外插型”程序（如ENIAC初期）的本质区别，以及它如何赋予计算机通用性。
• 冯·诺依曼结构： 熟记五大部件及其功能，理解指令执行周期的基本流程。
• 机器语言与汇编语言： 理解它们的区别、联系，以及汇编语言出现的意义。

3.对比分析与关联记忆： 将第一代计算机的核心特征（电子管、机器语言、庞大规模）与第二代（晶体管）、第三代（集成电路）进行对比，理解技术革新如何驱动计算机性能、体积、可靠性和应用领域的跨越式发展。

4.关注代表人物与思想： 了解冯·诺依曼（存储程序思想）、图灵（计算理论）等人的贡献，有助于从思想层面理解计算机的发展。

5.结合真题与案例分析： 在备考中，多练习涉及第一代计算机特点、标志性机型、冯氏结构原理的试题。可以以ENIAC或UNIVAC-I为案例，综合分析其技术特点、历史地位和局限性。

易搜职考网的专业资料库和真题解析，往往能够帮助考生将这些分散的知识点串联成网，通过权威的梳理和针对性的练习，将历史性知识转化为牢固的考点记忆。

七、遗产与启示：为何我们今天仍需回顾这段历史

在晶体管和集成电路早已将计算能力亿万倍提升的今天，回顾笨重、缓慢的第一代计算机，绝非无意义的怀旧。它留给我们的是永不褪色的遗产与深刻启示：

它展现了基础理论突破的先导性。图灵机模型、布尔代数、存储程序思想，这些理论成果先于工程实现，为电子计算机的诞生描绘了蓝图。这提示我们，信息技术的发展始终离不开数学、逻辑学等基础科学的支撑。

它揭示了工程化实现的巨大挑战与创新。从理论到一台能实际运行的机器，需要解决功耗、散热、可靠性、编程方法等无数实践难题。第一代工程师们的解决方案，充满了智慧与巧思，这种解决实际问题的工程思维，至今仍是计算机领域的核心能力。

它确立了计算机体系结构的经典范式。冯·诺依曼结构虽面临一些现代挑战（如“冯·诺依曼瓶颈”），但其核心思想仍然是当代计算机设计的基础。理解它，是理解一切现代计算机系统运作原理的起点。

它提醒我们技术发展的社会驱动力与角色演变。第一代计算机源于军事需求，成于科学探索，兴于商业应用。这一轨迹揭示了重大技术往往由特定需求驱动，最终渗透并改造整个社会的规律。对于评估当今的新技术发展趋势，具有重要的借鉴意义。

也是因为这些，无论是对专业学者、技术从业者，还是广大的学习者来说呢，深入探究第一代计算机，都是一次追溯本源、巩固基石、启迪思维的重要旅程。它让我们明白，当下指尖轻触所驱动的强大计算能力，始于半个多世纪前那些充满噪音、散发着炽热光芒的庞然大物，始于一群梦想家试图用电子驾驭信息的宏伟雄心。这段历史，值得被每一位进入数字世界的人所铭记。易搜职考网也将在信息技术教育的道路上，持续为大家梳理这些承载着智慧与创新的知识脉络，助力每一位学习者构建坚实、系统的专业认知体系。