Возможности машин первого поколения были достаточно скромны. Так, быстродействие их по нынешним понятиям было малым: от 100 ("Урал-1") до 20 000 операций в секунду (М-20 в 1959 году). Эти цифры определялись в первую очередь инерционностью вакуумных ламп и несовершенством запоминающих устройств. Объем оперативной памяти был крайне мал - в среднем 2 048 чисел (слов), этого не хватало даже для размещения сложных программ, не говоря уже о данных. Промежуточная память организовывалась на громоздких и тихоходных магнитных барабанах сравнительно небольшой емкости (5 120 слов у БЭСМ-1). Медленно работали и печатающие устройства, а также блоки ввода данных.
Советские ученые и инженеры начали работы в области компьютерной техники с опозданием в несколько лет. Тем не менее, этот временной разрыв был быстро ликвидирован.
В 1948 году на научном семинаре в Академии наук СССР присутствующих ознакомили с содержанием американской публикации, в которой кратко и отрывочно описывалась конструкция первой действующей электронной вычислительной машины ЭНИАК. Более подробную информацию получить было невозможно, так как в эти годы отношения между СССР и США были очень напряженными. Это сказывалось и на состоянии научных связей. Однако участники семинара понимали: создавать отечественный компьютер надо, причем, в сжатые сроки.
За создание первой отечественной ЭВМ взялся академик АН УССР С.А.Лебедев. Работы развернули в полуразрушенной монастырской обители Феофании, в пятнадцати километрах от Киева. В течение 1948 года были закончены все подготовительные работы и создан рабочий проект машины. Начерченная на ватмане блок-схема стала потом классической, и повторялась в большинстве советских ЭВМ первого поколения. В нее вошли арифметическое устройство (процессор), запоминающее устройство, устройство управления и внешние устройства. Машина должна была собираться из мелких и средних блоков. Сборка блоков велась на бракованных дюралюминиевых шасси, которые удалось достать на одном из киевских заводов. Несложные расчеты показали, что собранная машина займет площадь около 50 квадратных метров.
Остановимся на устройстве главных блоков МЭСМ. В машине было два вида "памяти" - оперативное запоминающее устройство и долговременная память. Оперативная память получилась внушительных размеров - четыре панели высотой три метра и шириной один метр. Долговременная память была воплощена в виде магнитного барабана - быстро вращающегося цилиндра с магнитным покрытием. Опыта изготовления таких барабанов не было, поэтому пришлось обратиться за помощью в Институт физики Академии неук УССР. В результате, группа специалистов под руководством члена-корреспондента АН УССР А.А.Харкевича, в течение года с небольшим построила барабан. МЭСМ получила дополнительную память объемом 5 000 чисел. Всего в МЭСМ было 6000 электронных ламп, от которых требовалось одно - работать в строго заданных идентичных режимах. Лампы в то время были несовершенными и отличались довольно большим разбросом значений своих параметров. Поэтому их приходилось предварительно проверять и отбраковывать. После включения машины все равно надо было выжидать полтора-два часа. Вскоре разработчики решили вообще не выключать машину, и она стала работать круглосуточно. Но возникла новая проблема, связанная с перегревом МЭСМ. Результатом был постоянный выход из строя электронных схем. Ввод данных в машину производился с помощью магнитной ленты, а для вывода результатов использовалось цифропечатающее устройство, сопряженной с памятью.
На что же была способна МЭСМ? Она могла выполнять 50 математических операций в секунду, запоминать в оперативной памяти 31 число и 63 команды. Всего машина выполнила 12 различных команд. Из 6 000 электронных ламп 4 000 использовались в запоминающем устройстве. МЭСМ потребляла мощность, равную 25 киловаттам.
Осенью 1951 года на машине начали решать первые реальные пробные задачи. Одной из них была задача из области баллистики, которая особенно запомнилась разработчикам, так как машина впервые выделила и локализовала ошибку проводивших расчеты математиков высокой квалификации.
25 декабря 1951 года произошло знаменательное событие, открывшее историю советской компьютерной техники. Именно в этот день МЭСМ была принята в эксплуатацию весьма представительной комиссией Академии наук СССР во главе с академиком М.В.Келдышем.
Почти сразу же в Феофанию началось паломничество московских и киевских математиков с задачами, которые нельзя было решить без помощи ЭВМ. Одной из важнейших практических задач успешно решенной на МЭСМ, были расчеты устойчивости параллельной работы агрегатов Куйбышевской ГЭС. В результате были выработаны рекомендации, позволившие существенно повысить величину передаваемых в Москву мощностей.
Поскольку до 1953 года МЭСМ оставалась единственной в стране (кстати, и в Европе) работающей электронной вычислительной машиной, она была предельно загружена решением важных и особо важных задач. В то время график распределения машинного времени утверждал президент Академии наук СССР. МЭСМ просуществовала до 1956 года, после чего ее демонтировали и передали в качестве учебного пособия в Киевский политехнический институт. Фактически МЭСМ можно назвать действующим макетом ЭВМ, поскольку все ее электронные схемы были развешены по стенам и работавший на ней программист оказывался как бы внутри машины. В то же время МЭСМ стала первой реально работающей вычислительной машиной.
МЭСМ передала эстафету построенной в 1952 году в Институте точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР машине БЭСМ. Руководителем этой разработки снова был академик С.А.Лебедев. По своим параметрам БЭСМ на порядок превосходила МЭСМ. Еще через год под руководством доктора технических наук Ю.Я.Базилевского была создана ЭВМ "Стрела" - первый компьютер, запущенный в серийное производство. В 50-х годах появились и другие ЭВМ: "Урал", М-2, М-3, БЭСМ‑2, "Минск‑1", - которые воплощали в себе все более прогрессивные инженерные решения.
В 50-х годах машина М-20 (главный конструктор - академик С.А.Лебедев) была одной из лучших в мире. На этой машине решалось большинство теоретических и прикладных задач, связанных с развитием самых передовых областей науки и техники. В частности, на комплексах из М-20 обрабатывались данные космических исследований. Начало действовать и довольно широко применяться в народном хозяйстве первое поколение отечественных компьютеров.
По сравнению с США, СССР и Англией развитие электронной вычислительной техники в Японии, ФРГ и Италии задержалось. Первая японская машина "Фуджик" была введена в эксплуатацию в 1956 году, серийное производство ЭВМ в ФРГ началось лишь в 1958 году.
ЭВМ первого поколения, эти жесткие и тихоходные вычислители, были пионерами компьютерной техники. Они довольно быстро сошли со сцены, так как не нашли широкого коммерческого применения из-за ненадежности, высокой стоимости, трудности программирования. Это были в основном машины для громоздких расчетов.
Элементной базой второго поколения стали полупроводники. Без сомнения, транзисторы можно считать одним из наиболее впечатляющих чудес XXв.
Патент на открытие транзистора был выдан в 1948 году американцам Д.Бардину и У.Браттейну, а через восемь лет они вместе с теоретиком В.Шокли стали лауреатами Нобелевской премии. Скорости переключения уже первых транзисторных элементов оказались в сотни раз выше, чем ламповых, надежность и экономичность - тоже. Впервые стала широко применяться память на ферритовых сердечниках и тонких магнитных пленках, были опробованы индуктивные элементы - параметроны.
Наиболее яркими представителями второго поколения были машины стретч (сша, 1961), "Атлас" (Англия, 1962), БЭСМ-6 (СССР, 1966). Пожалуй, построение таких систем, имевших в своем составе около 105 переключательных элементов, было бы просто невозможным на основе ламповой техники. Второе поколение рождалось в недрах первого, перенимая многие его черты.
Первая бортовая ЭВМ для установки на межконтинентальной ракете - "Атлас" - была введена в эксплуатацию в США в 1955 году. В машине использовалось 20 тысяч транзисторов и диодов, она потребляла 4 киловатта. В 1961 году наземные компьютеры фирмы "Бэрроуз" управляли космическими полетами ракет "Атлас", а машины фирмы IBM контролировали полет астронавта Гордона Купера. Под контролем ЭВМ проходили полеты беспилотных кораблей типа "Рейнджер" к Луне в 1964 году, а также корабля "Маринер" к Марсу. Аналогичные функции выполняли и советские компьютеры.
Первые серийные универсальные ЭВМ на транзисторах были выпущены в 1958 году одновременно в США, ФРГ и Японии.
В Советском Союзе первые безламповые машины "Сетунь", "Раздан" и "Раздан‑2" были созданы в 1959‑1961 годах. В 60-х годах советские конструкторы разработали около 30 моделей транзисторных компьютеров, большинство которых стали выпускаться серийно. Наиболее мощный из них - "Минск‑32" выполнял 65 тысяч операций в секунду. Появились целые семейства машин: "Урал", "Минск", БЭСМ.