1Ο πρώτος σύγχρονος αναλογικός υπολογιστής

Κατά το πρώτο μισό του 20ού αιώνα, πολλές επιστημονικές υπολογιστικές ανάγκες καλύπτονταν από όλο και πιο εξελιγμένους αναλογικούς υπολογιστές, οι οποίοι χρησιμοποιούσαν ένα άμεσο μηχανικό ή ηλεκτρικό μοντέλο του προβλήματος ως βάση για τον υπολογισμό. Ωστόσο, αυτοί δεν ήταν προγραμματιζόμενοι και γενικά στερούνταν την ευελιξία και την ακρίβεια των σύγχρονων ψηφιακών υπολογιστών. Ο πρώτος σύγχρονος αναλογικός υπολογιστής ήταν μια μηχανή πρόβλεψης παλιρροιών, που εφευρέθηκε από τον Sir William Thomson το 1872.

2Πρώτη υπολογιστική συσκευή

Ο Charles Babbage, Άγγλος μηχανολόγος μηχανικός και πολυμαθής, δημιούργησε την έννοια του προγραμματιζόμενου υπολογιστή. Θεωρούμενος ως ο «πατέρας του υπολογιστή», εννοιολόγησε και εφηύρε τον πρώτο μηχανικό υπολογιστή στις αρχές του 19ου αιώνα. Αφού εργάστηκε πάνω στη επαναστατική του μηχανή διαφορών, σχεδιασμένη για να βοηθά σε υπολογισμούς πλοήγησης, το 1833 συνειδητοποίησε ότι ήταν δυνατός ένας πολύ πιο γενικός σχεδιασμός, μια Αναλυτική Μηχανή. Η εισαγωγή προγραμμάτων και δεδομένων θα παρεχόταν στη μηχανή μέσω διάτρητων καρτών, μια μέθοδος που χρησιμοποιούνταν εκείνη την εποχή για την καθοδήγηση μηχανικών αργαλειών όπως ο αργαλειός Jacquard. Για την έξοδο, η μηχανή θα διέθετε εκτυπωτή, σχεδιογράφο καμπυλών και καμπάνα. Η μηχανή θα μπορούσε επίσης να διατρυπά αριθμούς σε κάρτες για να διαβαστούν αργότερα. Η Μηχανή ενσωμάτωνε μια αριθμητική λογική μονάδα, έλεγχο ροής με τη μορφή υπό συνθήκη διακλάδωσης και βρόχων, καθώς και ενσωματωμένη μνήμη, καθιστώντας την τον πρώτο σχεδιασμό για έναν υπολογιστή γενικής χρήσης που θα μπορούσε να περιγραφεί με σύγχρονους όρους ως Turing-complete. Η μηχανή ήταν περίπου έναν αιώνα μπροστά από την εποχή της. Όλα τα εξαρτήματα της μηχανής του έπρεπε να κατασκευαστούν στο χέρι – αυτό ήταν ένα σημαντικό πρόβλημα για μια συσκευή με χιλιάδες εξαρτήματα. Τελικά, το έργο διαλύθηκε με την απόφαση της Βρετανικής Κυβέρνησης να σταματήσει τη χρηματοδότηση. Η αποτυχία του Babbage να ολοκληρώσει την αναλυτική μηχανή μπορεί να αποδοθεί κυρίως σε πολιτικές και οικονομικές δυσκολίες, καθώς και στην επιθυμία του να αναπτύξει έναν όλο και πιο εξελιγμένο υπολογιστή και να προχωρήσει πιο γρήγορα από ό,τι θα μπορούσε να ακολουθήσει οποιοσδήποτε άλλος. Παρόλα αυτά, ο γιος του, Henry Babbage, ολοκλήρωσε μια απλοποιημένη έκδοση της υπολογιστικής μονάδας της αναλυτικής μηχανής (τον μύλο) το 1888. Έδωσε μια επιτυχημένη επίδειξη της χρήσης της σε υπολογιστικούς πίνακες το 1906.

3Η τέχνη του μηχανικού αναλογικού υπολογισμού έφτασε στο ζενίθ της

Η τέχνη του μηχανικού αναλογικού υπολογισμού έφτασε στο ζενίθ της με τον διαφορικό αναλυτή, που κατασκευάστηκε από τους H. L. Hazen και Vannevar Bush στο MIT ξεκινώντας το 1927. Αυτό βασίστηκε στους μηχανικούς ολοκληρωτές του James Thomson και στους ενισχυτές ροπής που εφηύρε ο H. W. Nieman. Μια ντουζίνα από αυτές τις συσκευές κατασκευάστηκαν πριν γίνει προφανής η απαξίωσή τους. Μέχρι τη δεκαετία του 1950, η επιτυχία των ψηφιακών ηλεκτρονικών υπολογιστών είχε σημάνει το τέλος για τις περισσότερες αναλογικές υπολογιστικές μηχανές, αλλά οι αναλογικοί υπολογιστές παρέμειναν σε χρήση κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1950 σε ορισμένες εξειδικευμένες εφαρμογές όπως η εκπαίδευση (συστήματα ελέγχου) και τα αεροσκάφη (λογαριθμικός κανόνας).

4Η αρχή του σύγχρονου υπολογιστή

Η αρχή του σύγχρονου υπολογιστή προτάθηκε από τον Alan Turing στην εμβληματική εργασία του το 1936, On Computable Numbers. Ο Turing πρότεινε μια απλή συσκευή που ονόμασε «Καθολική Υπολογιστική μηχανή» και η οποία είναι πλέον γνωστή ως καθολική μηχανή Turing. Απέδειξε ότι μια τέτοια μηχανή είναι ικανή να υπολογίσει οτιδήποτε είναι υπολογίσιμο εκτελώντας οδηγίες (πρόγραμμα) αποθηκευμένες σε ταινία, επιτρέποντας στη μηχανή να είναι προγραμματιζόμενη. Η θεμελιώδης έννοια του σχεδιασμού του Turing είναι το αποθηκευμένο πρόγραμμα, όπου όλες οι οδηγίες για τον υπολογισμό αποθηκεύονται στη μνήμη. Ο Von Neumann αναγνώρισε ότι η κεντρική έννοια του σύγχρονου υπολογιστή οφειλόταν σε αυτή την εργασία.

5Ένα από τα πρώτα παραδείγματα ηλεκτρομηχανικού υπολογιστή με ρελέ.

Οι πρώτοι ψηφιακοί υπολογιστές ήταν ηλεκτρομηχανικοί· ηλεκτρικοί διακόπτες οδηγούσαν μηχανικά ρελέ για την εκτέλεση του υπολογισμού. Αυτές οι συσκευές είχαν χαμηλή ταχύτητα λειτουργίας και τελικά αντικαταστάθηκαν από πολύ ταχύτερους αμιγώς ηλεκτρικούς υπολογιστές, που αρχικά χρησιμοποιούσαν λυχνίες κενού. Ο Z2, που δημιουργήθηκε από τον Γερμανό μηχανικό Konrad Zuse το 1939, ήταν ένα από τα πρώτα παραδείγματα ηλεκτρομηχανικού υπολογιστή με ρελέ.

6Ο πρώτος λειτουργικός ηλεκτρομηχανικός προγραμματιζόμενος υπολογιστής στον κόσμο

Το 1941, ο Zuse ακολούθησε την προηγούμενη μηχανή του με τον Z3, τον πρώτο λειτουργικό ηλεκτρομηχανικό προγραμματιζόμενο, πλήρως αυτόματο ψηφιακό υπολογιστή στον κόσμο. Ο Z3 κατασκευάστηκε με 2000 ρελέ, υλοποιώντας μήκος λέξης 22 bit που λειτουργούσε σε συχνότητα ρολογιού περίπου 5–10 Hz. Ο κώδικας του προγράμματος παρεχόταν σε διάτρητο φιλμ, ενώ τα δεδομένα μπορούσαν να αποθηκευτούν σε 64 λέξεις μνήμης ή να παρέχονται από το πληκτρολόγιο.

7Ο πρώτος «αυτόματος ηλεκτρονικός ψηφιακός υπολογιστής»

Στις ΗΠΑ, ο John Vincent Atanasoff και ο Clifford E. Berry από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αϊόβα ανέπτυξαν και δοκίμασαν τον υπολογιστή Atanasoff–Berry (ABC) το 1942, τον πρώτο «αυτόματο ηλεκτρονικό ψηφιακό υπολογιστή». Αυτός ο σχεδιασμός ήταν επίσης αμιγώς ηλεκτρονικός και χρησιμοποιούσε περίπου 300 λυχνίες κενού, με πυκνωτές στερεωμένους σε ένα μηχανικά περιστρεφόμενο τύμπανο για μνήμη.

8Ο πρώτος ηλεκτρονικός ψηφιακός προγραμματιζόμενος υπολογιστής στον κόσμο

Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, οι Βρετανοί στο Bletchley Park πέτυχαν μια σειρά από επιτυχίες στην αποκρυπτογράφηση των γερμανικών στρατιωτικών επικοινωνιών. Η γερμανική μηχανή κρυπτογράφησης, Enigma, δέχθηκε επίθεση για πρώτη φορά με τη βοήθεια των ηλεκτρομηχανικών βομβών (bombes), τις οποίες χειρίζονταν συχνά γυναίκες. Για να σπάσουν την πιο εξελιγμένη γερμανική μηχανή Lorenz SZ 40/42, που χρησιμοποιούνταν για επικοινωνίες υψηλού επιπέδου του Στρατού, ο Max Newman και οι συνάδελφοί του ανέθεσαν στον Flowers την κατασκευή του Colossus. Αφιέρωσε έντεκα μήνες από τις αρχές Φεβρουαρίου του 1943 για τον σχεδιασμό και την κατασκευή του πρώτου Colossus. Μετά από μια λειτουργική δοκιμή τον Δεκέμβριο του 1943, το Colossus στάλθηκε στο Bletchley Park, όπου παραδόθηκε στις 18 Ιανουαρίου 1944. Το Colossus ήταν ο πρώτος ηλεκτρονικός ψηφιακός προγραμματιζόμενος υπολογιστής στον κόσμο.

9Η πρώτη επίθεση του Colossus

Το Colossus επιτέθηκε στο πρώτο του μήνυμα στις 5 Φεβρουαρίου 1944.

10Ο πρώτος ηλεκτρονικός προγραμματιζόμενος υπολογιστής που κατασκευάστηκε στις Η.Π.Α.

Ο ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) ήταν ο πρώτος ηλεκτρονικός προγραμματιζόμενος υπολογιστής που κατασκευάστηκε στις Η.Π.Α. Αν και ο ENIAC ήταν παρόμοιος με το Colossus, ήταν πολύ ταχύτερος, πιο ευέλικτος και Turing-complete. Συνδύαζε την υψηλή ταχύτητα των ηλεκτρονικών με τη δυνατότητα προγραμματισμού για πολλά σύνθετα προβλήματα. Μπορούσε να προσθέτει ή να αφαιρεί 5000 φορές το δευτερόλεπτο, χίλιες φορές ταχύτερα από οποιαδήποτε άλλη μηχανή. Διέθετε επίσης μονάδες για πολλαπλασιασμό, διαίρεση και τετραγωνική ρίζα. Η μνήμη υψηλής ταχύτητας περιοριζόταν σε 20 λέξεις (περίπου 80 bytes). Κατασκευασμένος υπό τη διεύθυνση των John Mauchly και J. Presper Eckert στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, η ανάπτυξη και η κατασκευή του ENIAC διήρκεσαν από το 1943 έως την πλήρη λειτουργία του στα τέλη του 1945. Η μηχανή ήταν τεράστια, ζύγιζε 30 τόνους, χρησιμοποιούσε 200 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας και περιείχε πάνω από 18.000 λυχνίες κενού, 1.500 ρελέ και εκατοντάδες χιλιάδες αντιστάσεις, πυκνωτές και πηνία.

11Η εφεύρεση του διπολικού τρανζίστορ

Ο William Shockley, ο John Bardeen και ο Walter Brattain στα Bell Labs εφηύραν το πρώτο πρακτικό τρανζίστορ, το τρανζίστορ επαφής σημείου, το 1947.

12Ο πρώτος υπολογιστής με αποθηκευμένο πρόγραμμα στον κόσμο

Το Manchester Baby ήταν ο πρώτος υπολογιστής με αποθηκευμένο πρόγραμμα στον κόσμο. Κατασκευάστηκε στο Πανεπιστήμιο Victoria του Μάντσεστερ από τους Frederic C. Williams, Tom Kilburn και Geoff Tootill, και έτρεξε το πρώτο του πρόγραμμα στις 21 Ιουνίου 1948. Σχεδιάστηκε ως δοκιμαστήριο για τον σωλήνα Williams, την πρώτη ψηφιακή συσκευή αποθήκευσης τυχαίας προσπέλασης. Αν και ο υπολογιστής θεωρήθηκε "μικρός και πρωτόγονος" για τα πρότυπα της εποχής του, ήταν η πρώτη μηχανή που λειτουργούσε και περιείχε όλα τα απαραίτητα στοιχεία ενός σύγχρονου ηλεκτρονικού υπολογιστή.

13Η πρώτη δημόσια περιγραφή ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος

Η επόμενη μεγάλη πρόοδος στην υπολογιστική ισχύ ήρθε με την έλευση του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Η ιδέα του ολοκληρωμένου κυκλώματος συλλήφθηκε για πρώτη φορά από έναν επιστήμονα ραντάρ που εργαζόταν για το Royal Radar Establishment του Υπουργείου Άμυνας, τον Geoffrey W.A. Dummer. Ο Dummer παρουσίασε την πρώτη δημόσια περιγραφή ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος στο Συμπόσιο για την Πρόοδο στα Ποιοτικά Ηλεκτρονικά Εξαρτήματα στην Ουάσιγκτον, D.C., στις 7 Μαΐου 1952.

14Ο πρώτος πλήρως τρανζιστορωμένος υπολογιστής

Ο πρώτος πλήρως τρανζιστορωμένος υπολογιστής ήταν ο Harwell CADET του 1955, κατασκευασμένος από το τμήμα ηλεκτρονικών του Atomic Energy Research Establishment στο Harwell.

15Το πρώτο λειτουργικό ολοκληρωμένο παράδειγμα

Τα πρώτα πρακτικά ολοκληρωμένα κυκλώματα (ICs) εφευρέθηκαν από τον Jack Kilby στην Texas Instruments και τον Robert Noyce στη Fairchild Semiconductor. Ο Kilby κατέγραψε τις αρχικές του ιδέες σχετικά με το ολοκληρωμένο κύκλωμα τον Ιούλιο του 1958, επιδεικνύοντας με επιτυχία το πρώτο λειτουργικό ολοκληρωμένο παράδειγμα στις 12 Σεπτεμβρίου 1958.

16Η αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας του Kilby

Στην αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας του Kilby στις 6 Φεβρουαρίου 1959, ο Kilby περιέγραψε τη νέα του συσκευή ως "ένα σώμα από ημιαγώγιμο υλικό ... όπου όλα τα εξαρτήματα του ηλεκτρονικού κυκλώματος είναι πλήρως ενσωματωμένα".

17Ο πρώτος μικροεπεξεργαστής ενός chip

Ο πρώτος μικροεπεξεργαστής ενός chip ήταν ο Intel 4004, σχεδιασμένος και υλοποιημένος από τους Ted Hoff, Federico Faggin και Stanley Mazor στην Intel.

18Το Grid Compass

Οι πρώτοι φορητοί υπολογιστές ήταν βαριοί και λειτουργούσαν με ρεύμα δικτύου. Οι πρώτοι φορητοί υπολογιστές (laptops), όπως το Grid Compass, κατάργησαν αυτή την απαίτηση ενσωματώνοντας μπαταρίες – και με τη συνεχή σμίκρυνση των υπολογιστικών πόρων και τις εξελίξεις στη διάρκεια ζωής των φορητών μπαταριών.