Будь-яка класифікація умовна, але більшість фахівців погодилося з тим, що розрізняти покоління слід виходячи з тієї елементної бази, на основі якої будуються машини. Елементарною базою ЕОМ 1-го покоління були електронно-вакуумні лампи.

Електронна лампа

ENIAC

Джон Моучлі ще до початку Другої світової війни сконструював кілька простих обчислювальних машин на електронних лампах. У серпні 1942 року він написав невелику роботу «The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculation», в якій обґрунтував можливість побудувати потужну електронну обчислювальну машину, основу якої складали б вакуумні лампи. Але тоді його пропозиція нікого не зацікавила.

Лише на початку 1943 року капітан армії США Герман Голдстайн з випадкової розмови дізнався про ідею електронного обчислювача, оцінив її військове значення і зустрівся з Моучлі. Об'єднавши зусилля, їм вдалося добитися укладення контракту з військовими. До Моучлі приєднався здатний студент Еккерт, і робота закипіла.

Джон Моучлі та Джон Еккерт

15 лютого 1946 року в Філадельфії в університеті штату Пенсільванія (США) була офіційно введена в експлуатацію електронна цифрова обчислювальна машина ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator - електронний чисельний інтегратор і обчислювач).

У комп'ютері ENIAC містілося 17468  вакуумних трубок, 70 тисяч резисторів, 10 тисяч конденсаторів, 1,5 тисячі реле, 6 тисяч ручних перемікачів та 5 мільйонів паяних з'єднань. Він займав площу 167 квадратних метрів, важив 30 тон та спожива160 кВт електроенергії за годину.

В одну секунду ENIAC (в тисячу разів швидше, ніж будь-яка інша обчислювальна машина на той моменет) міг виконувати 5000 операцій додавання чисел, 357 операцій множення або 38 операцій ділення.  

Комп'ютер ENIAC, 1946 р.

ENIAC мала  суттєві недоліки - в ній все ще використовувалися десяткові операції  і програмування здійснювалось шляхом комутації з'єднувачів і установки перемикачів, для того щоб задати програму доводилося протягом декількох годин або навіть днів приєднувати потрібним чином проводи. Найгіршим з всіх недоліків була жахлива ненадійність комп'ютера, так як за день роботи встигало вийти з ладу близько десятка вакуумних ламп.

Архівні відео з ЕОМ ENIAC

EDVAC

Робота над EDVAC почалася ще тоді, коли ENIAC не був закінчений і навіть не запущений. В кінці 1944 р, коли Моучлі та  Еккерт працювали над машиною EDVAC , яка була здатна зберігати програми в пам'яті, їм на допомогу був направлений консультант Джон фон Нейман. Саме йому судилося зробити величезний вплив на розвиток обчислювальної техніки в післявоєнні роки.

Фон Нейман усвідомив, які принципові недоліки є у ENIAC, і підтримав ідею Еккерта і Моучлі про створення другої, наступної, більш досконалої машини, у якій:

  - У пам'яті ЕОМ зберігаються не тільки числа, а й сама програма;

    - І те й інше зберігається в одному і тому ж вигляді, а саме у вигляді двійкових чисел.

Програма для ЕОМ фон Неймана записується на так званій машинній мові, тобто являє собою послідовність двійкових чисел, потім перфорується людиною на паперовій стрічці. Придумувати і записувати програму відразу на машинній мові незручно, тому фон Нейман запропонував на початковому етапі розробки програми використовувати більш наочну графічну форму запису - блок-схеми. Потім виникла ідея записувати програму на мові програміста, а переклад з мови програміста на машинний мову доручити самій ЕОМ.

Участь такого авторитетного вченого як фон Нейман серйозно допомогло проекту і тим самим переконало Армію США профінансувати розробку і проектні роботи по EDVAC.

Плідні дискусії в групі конструкторів ENIAC були тривалими, підсумок яким фон Нейман підвів в травні 1945 року в рукопису під назвою «Перший проект звіту про EDVAC». Через місяць фон Нейман надіслав цей рукопис  куратору ENIAC і EDVAC з боку армії США Герману Голдстайна. Голдстайн дуже високо оцінив наукову цінність роботи і розіслав понад 20 копій широкому колу науковців. Однак на копіях звіту в авторстві була вказане тільки прізвище фон Неймана, створюючи хибне враження, що саме фон Нейман є єдиним автором всіх ідей, які були викладені в документі. У звіті якраз згадувався той самий принцип зберігання програми в пам'яті комп'ютера разом з даними.

Перший проект звіту про EDVAC, Джон фон Нейман

 Обчислювальна машина EDVAC повинна була стати першою в своєму роді, що реалізувала дану ідею, що отримала назву «архітектура фон Неймана». Це надовго зіпсувало відносини Моучлі і Еккерта з Голдстайном і фон Нейманом, адже за фактом, широка публікація даного документа позбавила Моучлі і Еккерта права на патент ідей, авторами яких були саме вони.

В кінці березня 1946 року Моучлі і Еккерт залишають Інститут Мура через конфлікт з Пенсільванським університетом і Армією США через патенти на комп'ютери ENIAC і EDVAC. Через це, роботи над EDVAC затягнулися майже на 3 роки. В результаті першої машиною, що реалізувала "архітектуру фон Неймана" не була EDVAC, його в травні 1949 року випередив британський комп'ютер EDSAC.

Сам комп'ютер складався з наступних компонентів: пристрій читання / запису з магнітної стрічки, контролюючий пристрій з осцилографом, пристрій-диспетчер для отримання / відправки інструкцій, обчислювальний пристрій для реалізації арифметичних операцій, пристрій пам'яті, таймер, три тимчасових регістра. EDVAC включав в себе понад 3,5 тисячі електронних ламп, займав площу в 45 квадратних метрів, важив менше 9 тонн і споживав "всього" 54 кВт електроенергії.

Джон фон Нейман біля EDVAC

Пристрій пам'яті EDVAC складався не з електровакуумних ламп, а з двох наборів по 64 ртутних акустичних ліній затримки. Ртутні лінії затримки були в 100 разів ефективніше щодо зберігання даних та надавали набагато більше використовуваної пам'яті, роблячи її надійнішою.

У моделі EDVAC було дві важливих концептуальних зміни (одна з яких носила революційний характер), які сьогодні здаються очевидними. По-перше, EDVAC використовував двійкову систему числення на відміну від ENIAC, який працював з десятковими числами, що було набагато ефективніше. Крім того, замість того щоб заново перекомутувати машину кожен раз, коли потрібно було змінити "програму", EDVAC привніс ідею зберігання програми в пам'яті, так як би це були б дані. Саме такий принцип і застосовується сьогодні.

EDVAC був поставлений Лабораторії Балістики в серпні 1949 року. Після налагодження комп'ютер був офіційно запущений в 1951 році і також як і попередник ENIAC, пропрацював майже 10  років, до 1961 року, поки вже сам не був замінений на більш просунуту машину BRLESC.

Еккерт і Моучлі продовжили роботи в галузі електронних обчислювальних машин. Створена ними у 1951 р. машина UNIVAC (bUniversal Automatic Computer — універсальний автоматичний калькулятор) була першою в США, яка випускалася серійно.

Джон Моучлі і Джон Преспер Эккерт зі своєю обчиcлювальною машиною UNIVAC

EDSAC

EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer) - електронна обчислювальна машина, що з'явилася на світ в 1949 році в Кембріджському університеті (Великобританія) зусиллями групи інженерів на чолі з Морісом Уилксом. Є першим в світі чинним і практично діючим комп'ютером з програмою, що зберiгається в пам'ятi.

У червні 1945 року Джон фон Нейман публікує «Попередня доповідь про машину EDVAC». Хоч доповідь і надовго зіпсувала відносини творців ENIAC та EDVAC Моучлі і Еккерта з кураторами та консультантами проектів фон Нейманом і Германом Голдстайном, але вона спонукала британця Моріса Уїлкса з університету Кембриджу зважитися на створення комп'ютера з архітектурою фон Неймана. Через вищеописані суперечки творців EDVAC щодо публікацій матеріалу, його створення затягнулося і в підсумку EDSAC, який почав збиратися пізніше, був запущений раніше першого на 3 місяці, в травні 1949 року. Публіці комп'ютер був представлений 22 червня 1949 року.

Саме тоді на EDSAC були запущені перші програми, такі як обчислення таблиці квадратів простих чисел від 0 до 99. Дана обчислювальна машина стала першим електронним комп'ютером, який реалізував концепцію програми, що зберігається в пам'яті . Параметри британської машини аналогічні американським - обидві використовували перфострічки для введення-виведення даних, для обчислень використовувалися електронні лампи, а в якості оперативної пам'яті були задіяні лінії затримки на ртутних трубках. Загальний обсяг оперативної пам'яті був в 512 двікових слів.

EDSAC

На відміну від американського EDVAC, EDSAC підтримував концепцію підпрограм, з яких, в свою чергу, складалися програми. Для британця було написано пристойну кількість програм: обчислення тригонометричних функцій, логарифмів, розрахунків з плаваючою комою, з комплексними числами, обчислення векторів і матриць і т.д. На початку осені 1949 року інженери додали можливість запису програм  символьною мовою (перша мова асемблера), раніше було тільки на машинних кодах.

З моменту свого створення EDSAC аж ніяк не простоював і використовувався Університетом для розрахунків в сферах теоретичної хімії, радіоастрономії та ін. У 1951 комп'ютер порахував 79-значне просте число, в ті часи найбільше з відомих. Рік потому для комп'ютера EDSAC з підключеним пристроєм виведення на електронно-променевих трубках  була написана програма «Хрестики-нулики», яка стала першою комп'ютерною грою.

МЕСМ

У Радянському Союзі необхідність створення власної електронно-обчислювальної машини усвідомили вже після введення в експлуатацію ENIAC. Головними ініціаторами першого радянського кіберпроекта були вчені-ядерники. Восени 1948 року під керівництво українського вченого Сергія Лебедєва в таємній лабораторії київського Інституту електротехніки АН УРСР починається робота над МЕСМ - Малою електронною лічильною машиною.

Сергій Олексійович Лебедєв

Над пристроєм працювали два роки. В кінці 1951 року його ввели в регулярну експлуатацію. Перший радянський комп'ютер використовував двійкову систему числення і виконував близько трьох тисяч операцій в хвилину. Запам'ятовуючий пристрій був 31-розрядним. МЕСМ займала площу в 60 квадратних метрів, що відповідає площі трикімнатної квартири в "хрущовці". У першій половині 50-х це була найшвидша і практично єдина ЕОМ в Європі.

Мала електронна лічильна машина - МЕСМ, 1951 р.

З 1952 року запустилось масштабне виробництво МЕСМ. Машини виконували складні обчислення в області термоядерних процесів, надзвукової авіації, космічних польотів і в інших стратегічно важливих сферах.