Komputer to maszyna, której można wydać polecenie automatycznego wykonywania sekwencji operacji arytmetycznych lub logicznych za pomocą programowania komputerowego. Współczesne komputery mają zdolność podążania za uogólnionymi zestawami operacji, zwanymi programami. Programy te umożliwiają komputerom wykonywanie niezwykle szerokiego zakresu zadań. „Kompletny” komputer, obejmujący sprzęt, system operacyjny (główne oprogramowanie) oraz urządzenia peryferyjne wymagane i używane do „pełnej” pracy, można nazwać systemem komputerowym. Termin ten może być również używany w odniesieniu do grupy komputerów, które są połączone i współpracują ze sobą, w szczególności sieci komputerowej lub klastra komputerowego.
W pierwszej połowie XX wieku wiele potrzeb obliczeń naukowych było zaspokajanych przez coraz bardziej wyrafinowane komputery analogowe, które wykorzystywały bezpośredni model mechaniczny lub elektryczny problemu jako podstawę obliczeń. Nie były one jednak programowalne i generalnie brakowało im wszechstronności i dokładności nowoczesnych komputerów cyfrowych. Pierwszym nowoczesnym komputerem analogowym była maszyna do przewidywania pływów, wynaleziona przez Sir Williama Thomsona w 1872 roku.
Charles Babbage, angielski inżynier mechanik i polihistor, stworzył koncepcję programowalnego komputera. Uważany za „ojca komputera”, opracował i wynalazł pierwszy komputer mechaniczny na początku XIX wieku. Po pracy nad swoją rewolucyjną maszyną różnicową, zaprojektowaną w celu wspomagania obliczeń nawigacyjnych, w 1833 roku zdał sobie sprawę, że możliwy jest znacznie bardziej ogólny projekt, Maszyna Analityczna. Dane wejściowe programów i danych miały być dostarczane do maszyny za pomocą kart perforowanych, metody stosowanej w tamtym czasie do kierowania krosnami mechanicznymi, takimi jak krosno Jacquarda. Do wyjścia maszyna miała posiadać drukarkę, ploter krzywych i dzwonek. Maszyna byłaby również w stanie dziurkować liczby na kartach, aby można je było później odczytać. Maszyna zawierała jednostkę arytmetyczno-logiczną, sterowanie przepływem w postaci warunkowego rozgałęziania i pętli oraz zintegrowaną pamięć, co czyniło ją pierwszym projektem komputera ogólnego przeznaczenia, który można opisać we współczesnych terminach jako kompletny w sensie Turinga. Maszyna wyprzedzała swoje czasy o około wiek. Wszystkie części do jego maszyny musiały być wykonane ręcznie – był to poważny problem dla urządzenia z tysiącami części. Ostatecznie projekt został rozwiązany decyzją rządu brytyjskiego o zaprzestaniu finansowania. Niepowodzenie Babbage'a w ukończeniu maszyny analitycznej można przypisać głównie trudnościom politycznym i finansowym, a także jego pragnieniu opracowania coraz bardziej wyrafinowanego komputera i wyprzedzenia wszystkich innych. Niemniej jednak jego syn, Henry Babbage, ukończył uproszczoną wersję jednostki obliczeniowej maszyny analitycznej (młyn) w 1888 roku. W 1906 roku przeprowadził udaną demonstrację jej użycia w tablicach obliczeniowych.
Sztuka mechanicznych obliczeń analogowych osiągnęła swoje zenit
event1927placeCambridge, Massachusetts, USA
Sztuka mechanicznych obliczeń analogowych osiągnęła swoje zenit wraz z analizatorem różniczkowym, zbudowanym przez H. L. Hazena i Vannevara Busha w MIT, począwszy od 1927 roku. Opierał się on na integratorach mechanicznych Jamesa Thomsona i wzmacniaczach momentu obrotowego wynalezionych przez H. W. Niemana. Zbudowano tuzin takich urządzeń, zanim ich przestarzałość stała się oczywista. Do lat 50. XX wieku sukces cyfrowych komputerów elektronicznych oznaczał koniec większości maszyn obliczeniowych analogowych, ale komputery analogowe pozostały w użyciu w latach 50. w niektórych specjalistycznych zastosowaniach, takich jak edukacja (systemy sterowania) i lotnictwo (suwak logarytmiczny).
Zasada nowoczesnego komputera została zaproponowana przez Alana Turinga w jego przełomowej pracy z 1936 roku, O liczbach obliczalnych. Turing zaproponował proste urządzenie, które nazwał „uniwersalną maszyną obliczeniową”, a które obecnie znane jest jako uniwersalna maszyna Turinga. Udowodnił, że taka maszyna jest zdolna do obliczenia wszystkiego, co jest obliczalne, poprzez wykonywanie instrukcji (programu) przechowywanych na taśmie, co pozwala maszynie być programowalną. Podstawową koncepcją projektu Turinga jest program przechowywany, w którym wszystkie instrukcje obliczeniowe są przechowywane w pamięci. Von Neumann przyznał, że centralna koncepcja nowoczesnego komputera wywodzi się z tej pracy.
Jeden z najwcześniejszych przykładów elektromechanicznego komputera przekaźnikowego.
event1939placeNiemcy
Wczesne komputery cyfrowe były elektromechaniczne; przełączniki elektryczne napędzały przekaźniki mechaniczne w celu wykonania obliczeń. Urządzenia te miały niską prędkość operacyjną i zostały ostatecznie zastąpione przez znacznie szybsze komputery całkowicie elektryczne, pierwotnie wykorzystujące lampy próżniowe. Z2, stworzony przez niemieckiego inżyniera Konrada Zuse w 1939 roku, był jednym z najwcześniejszych przykładów elektromechanicznego komputera przekaźnikowego.
Pierwszy na świecie działający elektromechaniczny programowalny
event1941placeNiemcy
W 1941 roku Zuse stworzył swój wcześniejszy model Z3, pierwszy na świecie działający elektromechaniczny, programowalny, w pełni automatyczny komputer cyfrowy. Z3 został zbudowany z 2000 przekaźników, implementując 22-bitową długość słowa, która działała z częstotliwością taktowania około 5–10 Hz. Kod programu był dostarczany na perforowanej taśmie filmowej, podczas gdy dane mogły być przechowywane w 64 słowach pamięci lub dostarczane z klawiatury.
Pierwszy „automatyczny elektroniczny komputer cyfrowy”
event1942placeIowa State University, Ames, Iowa, USA
W USA John Vincent Atanasoff i Clifford E. Berry z Iowa State University opracowali i przetestowali w 1942 roku Atanasoff–Berry Computer (ABC), pierwszy „automatyczny elektroniczny komputer cyfrowy”. Projekt ten był również całkowicie elektroniczny i wykorzystywał około 300 lamp próżniowych, z kondensatorami zamocowanymi w mechanicznie obracającym się bębnie dla pamięci.
Pierwszy na świecie elektroniczny cyfrowy komputer programowalny
eventgru, 1943placeLondyn, Anglia
Podczas II wojny światowej Brytyjczycy w Bletchley Park odnieśli szereg sukcesów w łamaniu zaszyfrowanej niemieckiej komunikacji wojskowej. Niemiecka maszyna szyfrująca, Enigma, została po raz pierwszy zaatakowana przy pomocy elektromechanicznych bomb, które często były obsługiwane przez kobiety. Aby złamać bardziej wyrafinowaną niemiecką maszynę Lorenz SZ 40/42, używaną do komunikacji wojskowej wysokiego szczebla, Max Newman i jego koledzy zlecili Flowersowi budowę Colossusa. Spędził on jedenaście miesięcy, od początku lutego 1943 roku, na projektowaniu i budowie pierwszego Colossusa. Po teście funkcjonalnym w grudniu 1943 roku, Colossus został wysłany do Bletchley Park, gdzie dotarł 18 stycznia 1944 roku. Colossus był pierwszym na świecie elektronicznym cyfrowym komputerem programowalnym.
Pierwszy elektroniczny komputer programowalny zbudowany w USA
event1945placeUniwersytet Pensylwanii, Filadelfia, Pensylwania, USA
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) był pierwszym elektronicznym komputerem programowalnym zbudowanym w USA. Chociaż ENIAC był podobny do Colossusa, był znacznie szybszy, bardziej elastyczny i był maszyną Turinga-kompletną. Łączył wysoką prędkość elektroniki z możliwością programowania do wielu złożonych problemów. Potrafił dodawać lub odejmować 5000 razy na sekundę, tysiąc razy szybciej niż jakakolwiek inna maszyna. Posiadał również moduły do mnożenia, dzielenia i wyciągania pierwiastków kwadratowych. Pamięć o wysokiej prędkości była ograniczona do 20 słów (około 80 bajtów). Zbudowany pod kierunkiem Johna Mauchly'ego i J. Prespera Eckerta na Uniwersytecie Pensylwanii, rozwój i budowa ENIAC-a trwały od 1943 roku do pełnej operacyjności pod koniec 1945 roku. Maszyna była ogromna, ważyła 30 ton, zużywała 200 kilowatów energii elektrycznej i zawierała ponad 18 000 lamp próżniowych, 1500 przekaźników oraz setki tysięcy rezystorów, kondensatorów i cewek indukcyjnych.
Pierwszy na świecie komputer z pamięcią operacyjną
eventpon. cze 21, 1948placeManchester, Anglia
Manchester Baby był pierwszym na świecie komputerem z pamięcią operacyjną. Został zbudowany na Victoria University of Manchester przez Frederica C. Williamsa, Toma Kilburna i Geoffa Tootilla, a swój pierwszy program uruchomił 21 czerwca 1948 roku. Został zaprojektowany jako platforma testowa dla lampy Williamsa, pierwszego cyfrowego urządzenia pamięci o dostępie swobodnym. Choć komputer był uważany za "mały i prymitywny" jak na standardy swoich czasów, był pierwszą działającą maszyną zawierającą wszystkie elementy niezbędne dla nowoczesnego komputera elektronicznego.
Kolejny wielki postęp w mocy obliczeniowej nastąpił wraz z nadejściem układu scalonego. Pomysł układu scalonego został po raz pierwszy opracowany przez naukowca zajmującego się radarem, pracującego dla Royal Radar Establishment przy Ministerstwie Obrony, Geoffreya W.A. Dummera. Dummer przedstawił pierwszy publiczny opis układu scalonego na Sympozjum Postępu w Jakości Komponentów Elektronicznych w Waszyngtonie, D.C., 7 maja 1952 roku.
Pierwszym całkowicie tranzystorowym komputerem był Harwell CADET z 1955 roku, zbudowany przez wydział elektroniki Atomic Energy Research Establishment w Harwell.
Pierwsze praktyczne układy scalone (IC) zostały wynalezione przez Jacka Kilby'ego z Texas Instruments i Roberta Noyce'a z Fairchild Semiconductor. Kilby zapisał swoje początkowe pomysły dotyczące układu scalonego w lipcu 1958 roku, z powodzeniem demonstrując pierwszy działający przykład układu scalonego 12 września 1958 roku.
We wniosku patentowym Kilby'ego z 6 lutego 1959 roku, Kilby opisał swoje nowe urządzenie jako "ciało z materiału półprzewodnikowego ... w którym wszystkie komponenty obwodu elektronicznego są całkowicie zintegrowane".
Pierwszym jednoukładowym mikroprocesorem był Intel 4004, zaprojektowany i zrealizowany przez Teda Hoffa, Federico Faggina i Stanleya Mazora w firmie Intel.
Pierwsze komputery mobilne były ciężkie i zasilane z sieci elektrycznej. Pierwsze laptopy, takie jak Grid Compass, wyeliminowały to wymaganie poprzez zastosowanie baterii – wraz z postępującą miniaturyzacją zasobów obliczeniowych i postępem w żywotności baterii przenośnych.
