Een computer is een machine die kan worden geïnstrueerd om automatisch reeksen rekenkundige of logische bewerkingen uit te voeren via computerprogrammering. Moderne computers hebben het vermogen om gegeneraliseerde sets bewerkingen te volgen, genaamd programma's. Deze programma's stellen computers in staat om een extreem breed scala aan taken uit te voeren. Een "complete" computer, inclusief de hardware, het besturingssysteem (belangrijkste software) en randapparatuur die nodig is en wordt gebruikt voor "volledige" werking, kan worden aangeduid als een computersysteem. Deze term kan ook worden gebruikt voor een groep computers die met elkaar verbonden zijn en samenwerken, in het bijzonder een computernetwerk of computercluster.
Tijdens de eerste helft van de 20e eeuw werd aan veel wetenschappelijke rekenbehoeften voldaan door steeds geavanceerdere analoge computers, die een direct mechanisch of elektrisch model van het probleem gebruikten als basis voor berekeningen. Deze waren echter niet programmeerbaar en misten over het algemeen de veelzijdigheid en nauwkeurigheid van moderne digitale computers. De eerste moderne analoge computer was een getijdenvoorspellingsmachine, uitgevonden door Sir William Thomson in 1872.
Charles Babbage, een Engelse werktuigbouwkundig ingenieur en polymath, bedacht het concept van een programmeerbare computer. Hij wordt beschouwd als de "vader van de computer" en conceptualiseerde en vond de eerste mechanische computer uit in het begin van de 19e eeuw. Nadat hij aan zijn revolutionaire difference engine had gewerkt, ontworpen om te helpen bij navigatieberekeningen, realiseerde hij zich in 1833 dat een veel algemener ontwerp, een Analytical Engine, mogelijk was. De invoer van programma's en gegevens zou aan de machine worden verstrekt via ponskaarten, een methode die destijds werd gebruikt om mechanische weefgetouwen aan te sturen, zoals het Jacquard-weefgetouw. Voor uitvoer zou de machine een printer, een curveplotter en een bel hebben. De machine zou ook in staat zijn om getallen op kaarten te ponsen om later te worden gelezen. De Engine bevatte een rekenkundige logische eenheid, control flow in de vorm van voorwaardelijke vertakkingen en lussen, en geïntegreerd geheugen, waardoor het het eerste ontwerp was voor een computer voor algemeen gebruik die in moderne termen als Turing-compleet kon worden beschreven. De machine was zijn tijd ongeveer een eeuw vooruit. Alle onderdelen voor zijn machine moesten met de hand worden gemaakt – dit was een groot probleem voor een apparaat met duizenden onderdelen. Uiteindelijk werd het project stopgezet door het besluit van de Britse regering om de financiering te staken. Babbages falen om de analytical engine te voltooien kan voornamelijk worden toegeschreven aan politieke en financiële moeilijkheden, evenals zijn verlangen om een steeds geavanceerdere computer te ontwikkelen en sneller vooruit te gaan dan iemand anders kon volgen. Desalniettemin voltooide zijn zoon, Henry Babbage, in 1888 een vereenvoudigde versie van de rekeneenheid van de analytical engine (de mill). Hij gaf in 1906 een succesvolle demonstratie van het gebruik ervan bij het berekenen van tabellen.
De kunst van mechanisch analoog rekenen bereikte zijn hoogtepunt
event1927placeCambridge, Massachusetts, VS
De kunst van mechanisch analoog rekenen bereikte zijn hoogtepunt met de differentiaalanalysator, gebouwd door H. L. Hazen en Vannevar Bush aan het MIT vanaf 1927. Dit bouwde voort op de mechanische integratoren van James Thomson en de koppelversterkers uitgevonden door H. W. Nieman. Een dozijn van deze apparaten werden gebouwd voordat hun veroudering duidelijk werd. Tegen de jaren 1950 betekende het succes van digitale elektronische computers het einde voor de meeste analoge rekenmachines, maar analoge computers bleven tijdens de jaren 1950 in gebruik in sommige gespecialiseerde toepassingen zoals onderwijs (regelsystemen) en vliegtuigen (rekenliniaal).
Het principe van de moderne computer werd voorgesteld door Alan Turing in zijn invloedrijke paper uit 1936, On Computable Numbers. Turing stelde een eenvoudig apparaat voor dat hij "Universal Computing machine" noemde en dat nu bekend staat als een universele Turingmachine. Hij bewees dat zo'n machine in staat is om alles te berekenen wat berekenbaar is door instructies (programma) uit te voeren die op tape zijn opgeslagen, waardoor de machine programmeerbaar is. Het fundamentele concept van Turings ontwerp is het opgeslagen programma, waarbij alle instructies voor berekeningen in het geheugen worden opgeslagen. Von Neumann erkende dat het centrale concept van de moderne computer te danken was aan dit paper.
Een van de vroegste voorbeelden van een elektromechanische relaiscomputer.
event1939placeDuitsland
Vroege digitale computers waren elektromechanisch; elektrische schakelaars stuurden mechanische relais aan om de berekening uit te voeren. Deze apparaten hadden een lage werksnelheid en werden uiteindelijk vervangen door veel snellere volledig elektrische computers, die oorspronkelijk vacuümbuizen gebruikten. De Z2, gemaakt door de Duitse ingenieur Konrad Zuse in 1939, was een van de vroegste voorbeelden van een elektromechanische relaiscomputer.
De eerste werkende elektromechanische programmeerbare computer ter wereld
event1941placeDuitsland
In 1941 volgde Zuse zijn eerdere machine op met de Z3, 's werelds eerste werkende elektromechanische programmeerbare, volledig automatische digitale computer. De Z3 was gebouwd met 2000 relais, implementeerde een woordlengte van 22 bits die werkte op een klokfrequentie van ongeveer 5–10 Hz. Programmacode werd geleverd op geponste film, terwijl gegevens konden worden opgeslagen in 64 woorden geheugen of via het toetsenbord konden worden ingevoerd.
De eerste "automatische elektronische digitale computer"
event1942placeIowa State University, Ames, Iowa, VS
In de VS ontwikkelden en testten John Vincent Atanasoff en Clifford E. Berry van de Iowa State University in 1942 de Atanasoff–Berry Computer (ABC), de eerste "automatische elektronische digitale computer". Dit ontwerp was ook volledig elektronisch en gebruikte ongeveer 300 vacuümbuizen, met condensatoren bevestigd in een mechanisch roterende trommel voor geheugen.
De eerste elektronische digitale programmeerbare computer ter wereld
eventdec., 1943placeLonden, Engeland
Tijdens de Tweede Wereldoorlog behaalden de Britten in Bletchley Park een aantal successen bij het kraken van versleutelde Duitse militaire communicatie. De Duitse versleutelingsmachine, Enigma, werd voor het eerst aangevallen met behulp van de elektromechanische 'bombes', die vaak door vrouwen werden bediend. Om de meer geavanceerde Duitse Lorenz SZ 40/42-machine te kraken, die werd gebruikt voor communicatie op hoog niveau binnen het leger, gaven Max Newman en zijn collega's Flowers de opdracht om de Colossus te bouwen. Hij besteedde elf maanden vanaf begin februari 1943 aan het ontwerpen en bouwen van de eerste Colossus. Na een functionele test in december 1943 werd de Colossus naar Bletchley Park verscheept, waar hij op 18 januari 1944 werd afgeleverd. De Colossus was 's werelds eerste elektronische, digitale, programmeerbare computer.
De eerste elektronische programmeerbare computer gebouwd in de VS
event1945placeUniversiteit van Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania, VS
De ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) was de eerste elektronische programmeerbare computer die in de VS werd gebouwd. Hoewel de ENIAC vergelijkbaar was met de Colossus, was hij veel sneller, flexibeler en Turing-compleet. Hij combineerde de hoge snelheid van elektronica met het vermogen om geprogrammeerd te worden voor vele complexe problemen. Hij kon 5000 keer per seconde optellen of aftrekken, duizend keer sneller dan enige andere machine. Hij had ook modules om te vermenigvuldigen, te delen en wortels te trekken. Het hogesnelheidsgeheugen was beperkt tot 20 woorden (ongeveer 80 bytes). Gebouwd onder leiding van John Mauchly en J. Presper Eckert aan de University of Pennsylvania, duurde de ontwikkeling en bouw van de ENIAC van 1943 tot de volledige ingebruikname eind 1945. De machine was enorm, woog 30 ton, verbruikte 200 kilowatt aan elektrisch vermogen en bevatte meer dan 18.000 vacuümbuizen, 1.500 relais en honderdduizenden weerstanden, condensatoren en spoelen.
De Manchester Baby was de eerste computer ter wereld met een opgeslagen programma. Hij werd gebouwd aan de Victoria University of Manchester door Frederic C. Williams, Tom Kilburn en Geoff Tootill, en voerde zijn eerste programma uit op 21 juni 1948. Hij was ontworpen als testomgeving voor de Williams-buis, het eerste digitale opslagapparaat met willekeurige toegang (RAM). Hoewel de computer naar de maatstaven van zijn tijd als "klein en primitief" werd beschouwd, was het de eerste werkende machine die alle essentiële elementen van een moderne elektronische computer bevatte.
De eerste publieke beschrijving van een geïntegreerde schakeling
eventwoensdag mei 7, 1952placeWashington D.C., V.S.
De volgende grote vooruitgang in rekenkracht kwam met de komst van de geïntegreerde schakeling (IC). Het idee van de geïntegreerde schakeling werd voor het eerst bedacht door een radarwetenschapper die werkte voor de Royal Radar Establishment van het Ministerie van Defensie, Geoffrey W.A. Dummer. Dummer presenteerde de eerste publieke beschrijving van een geïntegreerde schakeling op het Symposium on Progress in Quality Electronic Components in Washington, D.C. op 7 mei 1952.
De eerste volledig getransistoriseerde computer was de Harwell CADET uit 1955, gebouwd door de elektronica-afdeling van de Atomic Energy Research Establishment in Harwell.
De eerste praktische IC's werden uitgevonden door Jack Kilby bij Texas Instruments en Robert Noyce bij Fairchild Semiconductor. Kilby legde zijn eerste ideeën over de geïntegreerde schakeling vast in juli 1958 en demonstreerde met succes het eerste werkende geïntegreerde voorbeeld op 12 september 1958.
In Kilby's octrooiaanvraag van 6 februari 1959 beschreef Kilby zijn nieuwe apparaat als "een lichaam van halfgeleidermateriaal ... waarin alle componenten van het elektronische circuit volledig zijn geïntegreerd".
De eerste mobiele computers waren zwaar en werkten op netstroom. De eerste laptops, zoals de Grid Compass, maakten hier een einde aan door batterijen te integreren – mede dankzij de voortdurende miniaturisering van computerbronnen en vooruitgang in de levensduur van draagbare batterijen.
