יום ראשון ינו׳ ד, י עד הווה
England-Germany-U.S.
מחשב הוא מכונה שניתן להורות לה לבצע רצפים של פעולות אריתמטיות או לוגיות באופן אוטומטי באמצעות תכנות מחשב. למחשבים מודרניים יש את היכולת לעקוב אחר קבוצות מוכללות של פעולות, הנקראות תוכניות. תוכניות אלו מאפשרות למחשבים לבצע מגוון רחב מאוד של משימות. מחשב "שלם", הכולל את החומרה, מערכת ההפעלה (התוכנה העיקרית) והציוד ההיקפי הנדרש והמשמש לפעולה "מלאה", יכול להיקרא מערכת מחשב. מונח זה עשוי לשמש גם עבור קבוצה של מחשבים המחוברים ועובדים יחד, ובפרט רשת מחשבים או אשכול מחשבים.
במהלך המחצית הראשונה של המאה ה-20, צרכי חישוב מדעיים רבים נענו על ידי מחשבים אנלוגיים מתוחכמים יותר ויותר, שהשתמשו במודל מכני או חשמלי ישיר של הבעיה כבסיס לחישוב. עם זאת, אלו לא היו ניתנים לתכנות ובדרך כלל חסרו את הרבגוניות והדיוק של מחשבים דיגיטליים מודרניים. המחשב האנלוגי המודרני הראשון היה מכונה לחיזוי גאות ושפל, שהומצאה על ידי סר ויליאם תומסון בשנת 1872.
צ'ארלס בבג', מהנדס מכונות ואיש אשכולות אנגלי, הגה את הרעיון של מחשב הניתן לתכנות. הוא נחשב ל"אבי המחשב", והוא הגה והמציא את המחשב המכני הראשון בתחילת המאה ה-19. לאחר שעבד על מנוע ההפרשים המהפכני שלו, שתוכנן לסייע בחישובי ניווט, בשנת 1833 הוא הבין שתכנון כללי הרבה יותר, מנוע אנליטי, הוא אפשרי. הקלט של תוכניות ונתונים היה אמור להיות מסופק למכונה באמצעות כרטיסים מנוקבים, שיטה שהייתה בשימוש באותה עת להפעלת נולים מכניים כגון נול ז'אקאר. עבור פלט, למכונה היו מדפסת, משרטט עקומות ופעמון. המכונה הייתה מסוגלת גם לנקב מספרים על כרטיסים כדי לקרוא אותם מאוחר יותר. המנוע שילב יחידה לוגית אריתמטית, בקרת זרימה בצורה של הסתעפות מותנית ולולאות, וזיכרון משולב, מה שהפך אותו לתכנון הראשון למחשב למטרות כלליות שניתן לתאר במונחים מודרניים כשלם-טיורינג. המכונה הקדימה את זמנה בכמאה שנה. כל החלקים למכונה שלו היו צריכים להיעשות בעבודת יד – זו הייתה בעיה מרכזית עבור מכשיר עם אלפי חלקים. בסופו של דבר, הפרויקט פורק עם החלטת ממשלת בריטניה להפסיק את המימון. כישלונו של בבג' להשלים את המנוע האנליטי יכול להיות מיוחס בעיקר לקשיים פוליטיים וכלכליים וכן לרצונו לפתח מחשב מתוחכם יותר ויותר ולהתקדם מהר יותר ממה שמישהו אחר יכול היה לעקוב אחריו. עם זאת, בנו, הנרי בבג', השלים גרסה פשוטה של יחידת החישוב של המנוע האנליטי (הטחנה) בשנת 1888. הוא ערך הדגמה מוצלחת של השימוש בה בטבלאות חישוב בשנת 1906.
אמנות החישוב האנלוגי המכני הגיעה לשיאה עם מנתח דיפרנציאלי, שנבנה על ידי ה. ל. הייזן ו-ווניבר בוש ב-MIT החל משנת 1927. זה התבסס על האינטגרטורים המכניים של ג'יימס תומסון ומגברי המומנט שהומצאו על ידי ה. ו. נימן. תריסר מכשירים כאלה נבנו לפני שהתיישנותם הפכה לברורה. עד שנות ה-50, הצלחתם של מחשבים אלקטרוניים דיגיטליים סימנה את הסוף עבור רוב מכונות החישוב האנלוגיות, אך מחשבים אנלוגיים נותרו בשימוש במהלך שנות ה-50 ביישומים מיוחדים מסוימים כגון חינוך (מערכות בקרה) ומטוסים (סרגל חישוב).
עקרון המחשב המודרני הוצע על ידי אלן טיורינג במאמרו המכונן משנת 1936, על מספרים הניתנים לחישוב. טיורינג הציע מכשיר פשוט שהוא כינה "מכונת חישוב אוניברסלית" ושכיום ידוע כמכונת טיורינג אוניברסלית. הוא הוכיח שמכונה כזו מסוגלת לחשב כל דבר שניתן לחישוב על ידי ביצוע הוראות (תוכנית) המאוחסנות על סרט, מה שמאפשר למכונה להיות ניתנת לתכנות. המושג הבסיסי של התכנון של טיורינג הוא התוכנית המאוחסנת, שבה כל ההוראות לחישוב מאוחסנות בזיכרון. פון נוימן הודה שהמושג המרכזי של המחשב המודרני נבע ממאמר זה.
מחשבים דיגיטליים מוקדמים היו אלקטרומכניים; מתגים חשמליים הניעו ממסרים מכניים כדי לבצע את החישוב. למכשירים אלו הייתה מהירות פעולה נמוכה והם הוחלפו בסופו של דבר על ידי מחשבים חשמליים לחלוטין מהירים הרבה יותר, שהשתמשו במקור בשפופרות ריק. ה-Z2, שנוצר על ידי המהנדס הגרמני קונראד צוזה בשנת 1939, היה אחת הדוגמאות המוקדמות ביותר למחשב ממסר אלקטרומכני.
בשנת 1941, צוזה עקב אחרי המכונה המוקדמת שלו עם ה-Z3, המחשב הדיגיטלי האוטומטי לחלוטין, האלקטרומכני הניתן לתכנות הראשון בעולם. ה-Z3 נבנה עם 2000 ממסרים, תוך יישום אורך מילה של 22 סיביות שפעל בתדר שעון של כ-5–10 הרץ. קוד התוכנית סופק על סרט מנוקב בעוד שנתונים יכלו להישמר ב-64 מילים של זיכרון או מסופקים מהמקלדת.
בארה"ב, ג'ון וינסנט אטנסוף וקליפורד א. ברי מאוניברסיטת המדינה של איווה פיתחו ובדקו את מחשב אטנסוף-ברי (ABC) בשנת 1942, ה"מחשב הדיגיטלי האלקטרוני האוטומטי" הראשון. תכנון זה היה גם אלקטרוני לחלוטין והשתמש בכ-300 שפופרות ריק, עם קבלים קבועים בתוף מסתובב מכנית עבור זיכרון.
במהלך מלחמת העולם השנייה, הבריטים בבלצ'לי פארק השיגו מספר הצלחות בפיצוח תקשורת צבאית גרמנית מוצפנת. מכונת ההצפנה הגרמנית, אניגמה, הותקפה לראשונה בעזרת פצצות אלקטרו-מכניות שהופעלו לעיתים קרובות על ידי נשים. כדי לפצח את מכונת ה-Lorenz SZ 40/42 הגרמנית המתוחכמת יותר, ששימשה לתקשורת צבאית ברמה גבוהה, מקס ניומן ועמיתיו הטילו על פלאוורס לבנות את הקולוסוס. הוא הקדיש אחד-עשר חודשים החל מתחילת פברואר 1943 לתכנון ובניית הקולוסוס הראשון. לאחר בדיקה תפקודית בדצמבר 1943, הקולוסוס נשלח לבלצ'לי פארק, שם הגיע ב-18 בינואר 1944. הקולוסוס היה המחשב הדיגיטלי האלקטרוני הניתן לתכנות הראשון בעולם.
הקולוסוס תקף את ההודעה הראשונה שלו ב-5 בפברואר 1944.
ה-ENIAC (אינטגרטור ומחשב נומרי אלקטרוני) היה המחשב האלקטרוני הניתן לתכנות הראשון שנבנה בארה"ב. למרות שה-ENIAC היה דומה לקולוסוס, הוא היה מהיר הרבה יותר, גמיש יותר, והיה שלם טיורינג. הוא שילב את המהירות הגבוהה של האלקטרוניקה עם היכולת להיות מתוכנת עבור בעיות מורכבות רבות. הוא יכול היה לחבר או לחסר 5000 פעמים בשנייה, פי אלף מהר יותר מכל מכונה אחרת. היו לו גם מודולים לכפל, חילוק והוצאת שורש ריבועי. זיכרון מהיר היה מוגבל ל-20 מילים (כ-80 בתים). נבנה בהנחייתם של ג'ון מאוצ'לי וג'. פרספר אקרט באוניברסיטת פנסילבניה, הפיתוח והבנייה של ה-ENIAC נמשכו מ-1943 ועד לפעילות מלאה בסוף 1945. המכונה הייתה ענקית, שקלה 30 טון, השתמשה ב-200 קילוואט של חשמל והכילה מעל 18,000 שפופרות ריק, 1,500 ממסרים, ומאות אלפי נגדים, קבלים וסלילים.
ויליאם שוקלי, ג'ון ברדין וולטר בראטיין ממעבדות בל המציאו את הטרנזיסטור המעשי הראשון, טרנזיסטור מגע נקודתי, בשנת 1947.
ה-Manchester Baby היה המחשב הראשון בעולם עם תוכנית מאוחסנת. הוא נבנה באוניברסיטת ויקטוריה של מנצ'סטר על ידי פרדריק סי. ויליאמס, טום קילבורן וג'ף טוטיל, והריץ את התוכנית הראשונה שלו ב-21 ביוני 1948. הוא תוכנן כפלטפורמת בדיקה עבור שפופרת ויליאמס, התקן האחסון הדיגיטלי הראשון עם גישה אקראית. למרות שהמחשב נחשב "קטן ופרימיטיבי" בסטנדרטים של זמנו, הוא היה המכונה העובדת הראשונה שהכילה את כל האלמנטים החיוניים למחשב אלקטרוני מודרני.
ההתקדמות הגדולה הבאה בכוח המחשוב הגיעה עם הופעת המעגל המשולב. הרעיון של המעגל המשולב נהגה לראשונה על ידי מדען מכ"ם שעבד עבור הממסד המלכותי למכ"ם של משרד ההגנה, ג'פרי דאבליו. איי. דאמר. דאמר הציג את התיאור הציבורי הראשון של מעגל משולב בסימפוזיון על התקדמות ברכיבים אלקטרוניים איכותיים בוושינגטון די.סי. ב-7 במאי 1952.
המחשב הראשון שהיה מבוסס טרנזיסטורים לחלוטין היה ה-Harwell CADET משנת 1955, שנבנה על ידי חטיבת האלקטרוניקה של הממסד למחקר אנרגיה אטומית בהארוול.
המעגלים המשולבים המעשיים הראשונים הומצאו על ידי ג'ק קילבי בטקסס אינסטרומנטס ורוברט נויס בפיירצ'יילד סמיקונדקטור. קילבי רשם את רעיונותיו הראשוניים בנוגע למעגל המשולב ביולי 1958, והדגים בהצלחה את הדוגמה המשולבת העובדת הראשונה ב-12 בספטמבר 1958.
בבקשת הפטנט של קילבי מה-6 בפברואר 1959, תיאר קילבי את המכשיר החדש שלו כ"גוף של חומר מוליך למחצה... שבו כל הרכיבים של המעגל האלקטרוני משולבים לחלוטין".
המיקרו-מעבד הראשון על שבב יחיד היה ה-Intel 4004, שתוכנן ומומש על ידי טד הוף, פדריקו פאג'ין וסטנלי מאזור באינטל.
המחשבים הניידים הראשונים היו כבדים ופעלו מחיבור לחשמל. המחשבים הניידים הראשונים, כמו ה-Grid Compass, הסירו דרישה זו על ידי שילוב סוללות – יחד עם המזעור המתמשך של משאבי המחשוב וההתקדמות בחיי הסוללה הניידת.
