היסטוריה של המחשוב

ההתקנים המוקדמים ביותר

במשך אלפי שנים השתמשה האנושות בהתקנים על מנת לפשט תהליכים שהצריכו חישוב. דוגמה אחת היא מאזני השקילה אשר שימשו לקביעת שוויון או אי־שוויון באמצעות משקל. החשבונייה המאוחרת יותר היוותה מכונת חישוב הלכה למעשה. האב־טיפוס המוקדם ביותר הוא החשבונייה הסינית.
מנגנון אנטיקיתרה התגלה (בתחילת המאה ה־20) במצולות הים, בתוך אנייה יוונית שטבעה ככל הנראה ב־100–150 לפני הספירה. המנגנון שימש לפי הסברה להכנת לוח שנה לצורך קביעת מועדי הזריעה והקציר וכן לצרכים דתיים. למנגנון היו בסביבות 30 גלגלי שיניים מברונזה. הטכנולוגיה הזו אבדה, ורק כעבור 1,600 שנים החלו להווצר מחשבים ברמת תחכום שכזו.
ב־1623 וילהלם שיקארד בנה את המחשבון המכני הראשון ולכן ניתן לראותו כאבי עידן המחשוב. המכונה שבנה עשתה שימוש בגלגלי שיניים שפותחו עבור שעונים. לא ברור אם המכונה אכן עבדה. רוב מה שידוע עליה הוא ממכתבים ששיקרד כתב לידידו, יוהאנס קפלר.
מכונות החישוב הבאות נוצרו על ידי פסקל ב־1642 ועל ידי לייבניץ ב־1671. בשנת 1820 לערך, בנה שארל קסביה תומא דה קולמר את המכונה הראשונה שיוצרה בכמויות גדולות. המכונה כונתה האריתמומטר של תומא והייתה מסוגלת לבצע חיבור, חיסור, כפל וחילוק. המכונה התבססה בעיקר על עבודתו של לייבניץ. מחשבונים מכניים כמו האדיאטור, הקומפטומטר, מחשבון מונרו, הקורטה וה־Addo-X נותרו בשימוש עד לשנות ה-70 של המאה ה-20.
המערכת הבינארית נומרית הוגדרה על ידי לייבניץ כמרכיב חשוב של כל מחשב מודרני. למרות זאת, עד שנות ה־40 של המאה ה־20 הרבה תכנונים (ביניהם המכונה של צ'ארלס בבג' מראשית המאה ה־19 ואפילו האניאק משנת 1945) התבססו על המערכת הדצימלית הקשה בהרבה למימוש.
ג'ון נפייר שם לב לכך שפעולות הכפל והחילוק של מספרים ניתנות לביצוע באמצעות חיבור וחיסור של הלוגריתם של מספרים אלה. מאחר שניתן לייצג מספרים ממשיים כמרחק, הרי שסרגל החישוב איפשר ביצוע מהיר מאי פעם של פעולות כפל וחילוק. סרגלי החישוב היו כלי חשוב לדורות של מהנדסים ומדענים עד להמצאת מחשבון הכיס. המהנדסים בתוכנית אפולו שמטרתה הייתה שילוח אדם לירח עשו שימוש נרחב בסרגלי החישוב.
ג'ון נפייר היה צריך לבצע פעולות כפל רבות כדי ליצור את לוחות הלוגריתמים הראשונים. צורך זה הביא אותו לתכנן ולבנות את עזר החישוב שידוע כ"עצמות נפייר".

1801: טכנולוגיית כרטיסי הניקוב

כבר בשנת 1725 השתמש בסיל בושון בנייר מחורר במכונת אריגה כדי לקבוע את הצורה שתתפר על הבגדים. בשנת 1725 שיפר עוזרו, ז'אן בפטיסט פלקון, את התכנון בכך שהשתמש בכרטיסי נייר מחוררים המוצמדים זה לזה. תכונה זו אפשרה החלפה מהירה של "תוכנית". מכונת האריגה של בושון־פלקון הייתה חצי אוטומטית ודרשה הזנה ידנית של התוכנית.
בשנת 1801, ז'וזף מארי ז'אקאר פיתח נול, שנקרא על שמו נול ג'אקארד, שארג דגמים שונים באמצעות כרטיסים מנוקבים. כדי לשנות את הדגם הוחלפו הכרטיסים, ללא צורך בשינוי הנול גופו. חידוש זה היווה אבן דרך בתכנות.
בשנת 1833, עבר צ'ארלס בבג' מפיתוח מנוע ההפרשים לפיתוח מנוע אנליטי המתבסס על כרטיסי הניקוב של ז'אקאר.
בשנות ה־80 של המאה ה-19 פיתח הרמן הולרית' שיטות המאפשרות מיון וסיכום של מידע סטטיסטי המנוקב על כרטיסים, באמצעות מנגנון חשמלי לקריאתם וקיבל פטנט על כך. בשנת 1890, לשכת מפקד האוכלוסין של ארצות הברית השתמשה במכונות מבוססות כרטיסי ניקוב למיון נתונים המבוססות על רעיונותיו של הרמן הולרית' כדי לעבד את תוצאות המפקד של אותה שנה. הדבר איפשר לסיים את עיבוד הנתונים תוך שנה, לעומת שמונה שנים שארך עיבוד הנתונים של מפקד 1880. החברה של הולרית' תהפוך לימים לגרעין של חברת IBM.‏ IBM הפכה את טכנולוגית כרטיסי הניקוב לכלי רב משמעות בתחום עיבוד הנתונים.
מאמריהם של לסלי קומרי ואקרט על שיטות לביצוע חישובים מדעיים מבוססות כרטיסים מנוקבים משנת 1940 תיארו שיטות מתקדמות דיין לפתרון משוואות דיפרנציאליות וביצוע כפל וחילוק עם נקודה עשרונית צפה. כל אלה הושגו תוך שימוש בכרטיסי ניקוב וציוד טבולציה. אגף החישובים האסטרונומיים על שם תומאס ווטסון, באוניברסיטת קולומביה, ביצע חישובים אסטרונומיים שהיו בקצה גבול היכולת של המחשוב באותה תקופה.
בשנות ה־50 של המאה ה־20 נפוץ השימוש בכרטיסים מנוקבים בתעשייה, בממשלה, אוניברסיטאות, ומוסדות רבים שהשתמשו במחשבים.
 
סטודנטים למדעים ולהנדסה באוניברסיטאות רבות בעולם הגישו את מטלות התכנות שלהם כאצוות כרטיסים מנוקבים במרכז המחשבים, כשכל כרטיס הכיל שורת תוכנית אחת. לאחר ההגשה המתין הסטודנט עד שלתוכניתו יוקצה זמן מעבד והיא תעבור הידור ותורץ. בסופו של דבר תדפיס של התוצאות בליווי הנתונים המזהים של המגיש היה מופיע במגש הפלטים שמחוץ למרכז המחשבים. במקרים רבים במקום תוצאות התקבל תדפיס של הודעות שגיאה בנוגע לתחביר של התוכנית. במקרים אלו היה צורך במהלך נוסף של תיקון שגיאות והגשה, וחוזר חלילה.

1835 עד ראשית המאה ה־20: המכונות הראשונות הניתנות לתכנות

המאפיין של "מכונת טיורינג" הוא היכולת לתכנת את המכונה על ידי החלפת הרצפים השמורים של הפקודות. בשנת 1835 תיאר צ'ארלס בבג' את המנוע האנליטי שלו. זה היה מתווה של מחשב כללי הניתן לתכנות באמצעות שימוש בכרטיסי ניקוב עבור הקלט. מחשב זה הונע באמצעות כוח הקיטור. יחידת החישוב של המחשב עשתה שימוש בגלגלי שיניים. התכנון המקורי של בבג' עשה שימוש בכרטיסי ניקוב כדי לשלוט במכונה שיכולה הייתה לבצע חישובים ולהדפיס טבלאות לוגריתמיות בדיוק רב. הרעיון של בבג' התפתח במהרה למחשב בר־תכנות רב־תכליתי - המנוע האנליטי. התכנון של בבג' היה ככל הנראה נכון אולם הפרויקט הואט בשל אופיו הפולמוסי של בבג' ובשל מגבלות טכנולוגיות בשיטות היצור של התקופה.
עדה לאבלייס בתו של לורד ביירון, תרגמה והוסיפה רישומים ל "טיוטת המנוע האנליטי" שנכתבה על ידי פדריקו לואיג'י. כיום שמה של עדה נשזר רבות בשמו של בבג'. ייתכן שהיא המתכנתת הראשונה בעולם, אולם טענה זו ואף ערכיות תרומותיה שנויות עדיין במחלוקת.
דגם משוחזר של מנוע ההפרשים פועל מאז 1991 במוזיאון המדע (לונדון). לאחר ביצוע שינויים מועטים המכונה פועלת כפי שתוכננה במקור ומוכיחה כי התאוריה של בבג' הייתה נכונה. המוזיאון השתמש בכלים ממוכנים כדי להרכיב את החלקים וניסה לשחזר את הדיוק שמכונאי בתקופה של בבג' היה מסוגל להשיג. טענה נפוצה היא שהטכנולוגיה בתקופת בבג' לא הייתה מספיק מתקדמת על מנת לאפשר יצור רכיבים מדויקים, אולם עובדה זו כנראה שגוייה. הכישלון של בבג' להשלים את המנוע שלו קשור לא רק לקשיים פוליטיים וכלכליים אלא גם לרצון לפתח מחשב מורכב יותר.
פרסי לודגייט, מנהל חשבונות מדבלין, אירלנד, הלך בצעדיו של בבג' אולם מבלי שהיה מודע לכך. הוא תכנן מחשב מכני בר תכנות אותו תיאר בעבודתו שפורסמה ב־1909.

1930–1960: מחשבונים שולחניים

עם תחילת המאה מחשבונים מכניים מוקדמים ומכונות כספים וחשבונות תוכננו מחדש כך שיוכלו לעשות שימוש במנועים חשמליים. המיקום של גלגל השיניים ייצג ערך של משתנה. חברות כמו פרידן, מרצ'נט ומונרו החלו בשנות ה־30 לייצר מחשבונים שולחניים מכניים שהיו מסוגלים לבצע את 4 פעולות החשבון הבסיסיות: כפל, חילוק, חיבור וחיסור.
המילה מחשב תיארה תפקיד שבוצע על ידי אנשים שעשו שימוש במחשבונים הללו למטרת חישובים מתמטיים מגוונים. בתקופת פרויקט מנהטן, חתן פרס נובל לעתיד ריצ'רד פיינמן פיקח על חדר מלא באנשים – מחשבים, רובם נשים מתמטיקאיות, שהבינו את המשוואות הדיפרנציאליות שנפתרו עבור המאמץ המלחמתי. סטאניסלאב מארסין אולם נקרא לשירות כדי לאפשר לבצע קירובים ברי חישוב של מתמטיקה צרופה עבור פצצת המימן, לאחר המלחמה.
בשנת 1948, הוצג לראשונה מחשבון הקורטה. היה זה מחשבון מכני נייד וקטן בגודל של כותש פלפל. במהלך הזמן, במשך שנות ה־50 וה־60 מגוון סוגים שונים של מחשבונים מכניים הופיעו בשוק.
המחשבון האלקטרוני השולחני הראשון היה מחשבון ה־Sumlock ANITA, שעשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי וב־177 שפופרות ת'יראטרון מיניאטוריות. ביוני 1963, חברת פרידן הציגה את ה־EC-130 בן ארבע הפונקציות. הוא היה בעל תוכן מבוסס טרנזיסטורים ובעל יכולת להציג 13 ספרות על מסך 5 אינץ'. הוא גם הציג לראשונה שימוש ב־RPN. תג המחיר שהוצמד לו היה 2,200$. מודל ה־EC-132 הוסיף פונקציית שורש. ב־1965 מעבדות וואנג ייצרו את ה־LOCI-2 מחשבון מבוסס טרנזיסטורים בעל יכולת תצוגה של 10 ספרות. המחשבון עשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי ואפשר חישוב לוגריתמים. עם פיתוח המעגל המשולב והמיקרו-מעבדים, הוחלפו המחשבונים היקרים והגדולים בהתקנים אלקטרוניים קטנים יותר.

תקופת טרום 1940: המחשבים האנלוגיים

לפני מלחמת העולם השנייה, נחשבו מחשבים אנלוגיים כפלא טכנולוגי. רבים סברו שבהם טמון עתיד המחשב. המחשבים האנלוגיים עשו שימוש במתח וזרם או במהירות הסיבוב של צירים כדי לייצג את הכמויות המחושבות. דוגמה לכך היא מכונת אינטגרטור המים שנבנתה ב־1936. בניגוד למחשבים ספרתיים מודרניים, מחשבים אנלוגיים אינם גמישים דיים. יש לאתחלם מחדש (או לתכנתם מחדש) באופן ידני על מנת שיעברו מפתרון בעיה אחת לפתרון בעיה אחרת. למחשבים האנלוגיים היה יתרון שיכלו לשמש בפתרון בעיות מורכבות בעוד שמחשבים ספרתיים מוקדמים לקו במגבלות רבות. עם הזמן החלו המחשבים הספרתיים להיות מהירים יותר ועשו שימוש בזיכרון גדול יותר. הם החליפו את המחשבים האנלוגיים כמעט לחלוטין והתכנות הפך למקצוע חדש של ממש.
מיעוט המחשבים בתקופה זו אילץ לפתור בעיות בצורה של גרפים שאיפשרו פתרון אנלוגי של בעיות כמו בעיית פיזור הלחצים והטמפרטורה במערכת חימום. המחשבים האנלוגיים הנפוצים ביותר כללו התקנים לכיוון כלי נשק וארטילריה של ספינות מלחמה. חלק מההתקנים נותרו בשימוש במשך עשורים לאחר מלחמת העולם השנייה.
השיא של אומנות המחשוב האנלוגי היה בהמצאתו של וניבר בוש ב־1930 – המנתח הדיפרנציאלי. פחות מתריסר התקנים כאלה נבנו אי פעם. החזק מביניהם נבנה בבית הספר להנדסת חשמל על שם מור שבאוניברסיטת פנסילבניה, אותו מקום שבו נבנה לראשונה מחשב האניאק. מחשבים אלקטרוניים ספרתיים כמו האניאק שמו את הקץ לרוב המחשבים האנלוגיים. אולם מחשבים אנלוגיים היברידיים, הנשלטים על ידי אלקטרוניקה ספרתית, נותרו בשימוש בשנות ה־50 וה־60 ומאוחר יותר בשימושים פרטניים.

מחשבים ספרתיים מוקדמים

תקופת המחשוב המודרנית החלה לפני ובמשך מלחמת העולם השנייה. המלחמה נתנה דחיפה גדולה למחשוב בשל הרצון לשפר את יכולת התפקוד של הצבא. בתקופה זו הוחלפו רכיבים מכניים במעגלים חשמליים, קבלים תמסורות ושפופרות ריק. חישובים החלו להיעשות באופן דיגיטלי כתחליף לשיטת החישוב האנלוגית. בעוד שתאורטית ניתן לבנות מחשב שלם באופן מכני (בדומה לתכנונו של בבג') הרכיבים החדשים סיפקו ביצועי מהירות טובים יותר.
המחשבים שתוכננו ונבנו בתקופה זו לעיתים מכונים מחשבי "הדור הראשון". מחשבי הדור הראשון כמו מחשב אתנסוף ברי, מחשב ה־Z3, הקולוסוס והאניאק נבנו ידנית תוך שימוש במעגלים שכללו תמסורות ושפופרות. לרוב נעשה שימוש בכרטיסי ניקוב או בסרטי ניקוב כאמצעי הקלט וכאמצעי האחסון. במערכות מאוחרות יותר, האחסון נעשה באמצעות קווי השהיה אקוסטיים (שעושים שימוש במהירות מעבר הקול דרך חומר כמו כספית נוזלית או דרך חוטים כדי לאחסן נתונים באופן זמני) או בשפופרות ויליאמס (אשר משתמשות ביכולת של שפופרת טלוויזיה לאחסן ולשלוף נתונים). עד 1954, זיכרון ליבה מגנטית החליף את רוב צורות האחסון הזמני, ושלט בתחום האחסון עד לאמצע שנות ה-70.
בתקופה זו פותחו מספר מכונות בעלות יכולות גדלות. בתחילת התקופה לא היה קיים דבר שדומה למחשב המודרני, למעט תוכניותיו הגנוזות של צ'ארלס בבג' והגיגיהם המתמטיים של אלן טיורינג ואחרים. בסוף התקופה, התקנים כמו ה־EDSAC נבנו, ומוסכם שהם היו מחשבים דיגיטליים לכל דבר. לא קל להצביע על אחד המחשבים בסדרה כ"מחשב הראשון" משום שקיימות דקויות שמחייבות זהירות.
המאמר של אלן טיורינג מ־1936 הוכח כרב השפעה בתחום מדעי המחשב והמחשוב בשני אופנים. המטרה של המאמר הייתה להוכיח באופן פשוט שקיימות בעיות (כמו בעיית העצירה) שלא יכולות להפתר באמצעות תהליכים ממוכנים (כמו אלו של מחשב). אולם, באמצעות ההוכחה, טיורינג הצליח לספק הגדרה למחשב האוניברסלי: מבנה הקרוי מכונת טיורינג – התקן תאורטי לחלוטין שהומצא כדי להפוך את רעיון ההרצה של אלגוריתמים לפורמלי. בכך טיורינג החליף את השפה האוניברסלית של קורט גדל אשר התבססה על אריתמטיקה. מחשבים מודרניים מוגדרים כבעלי שלמות טיורינג (כלומר, בעלי יכולת הרצת אלגוריתמים הדומה למכונת טיורינג אוניברסלית), למעט הזיכרון הסופי שלהם.
תכונת השלמות של טיורינג שהיא תאורטית בעיקרה היא עדיין כברת דרך עד להתקן חישוב אוניברסלי. כדי שמחשב יוכל לבצע מטלות מגוונות, דרושה דרך נוחה להכניס תוכניות חדשות למחשב למשל בדמות הסרט המנוקב. כדי לאפשר ביצועים מגוונים ככל האפשר, ארכיטקטורת פון נוימן עושה שימוש באותו זיכרון כדי לאחסן גם את התוכניות וגם את הנתונים. בזמננו, כמעט כל המחשבים עושים שימוש בארכיטקטורה זו (או בגרסה אחרת שלה).
היו שלושה מסלולים מקבילים של התפתחות המחשב בתקופת מלחמת העולם השנייה. שניים מהמסלולים או שנשמרו בכוונה תחילה בחשאיות או שהתעלמו מהם באופן גורף. המסלול הראשון מבין השניים היה המסלול הגרמני – עבודתו של קונראד צוזה. עבודה זו לא השפיעה על ההתפתחויות בבריטניה ובארצות הברית. המסלול השני היה הפיתוח הסודי של מחשב הקולוסוס בבריטניה. מידת השפעתו קשה להערכה, כיון שדבר קיומו נשמר בסוד שנים רבות. לאחר המלחמה שתפו פעולה חוקרים בריטים ואמריקאים על מנת לאפשר בניית התקן מחשוב מעשי.

סדרת ה־Z-series של קונראד צוזה

בעודו עובד בבידוד יחסי בגרמניה הנאצית, החל קונראד צוזה לבנות ב־1936 סדרה ראשונה של מחשבים בעלי זיכרון ואפשרות תכנותית מוגבלת. מחשב ה־Z1 פרי פיתוחו של צוזה היה מכני לחלוטין ואפילו בינארי אך מעולם לא עבד באופן מהימן בשל בעיה בדיוק בעת יצור הרכיבים המכניים. פיתוחו הבא של צוזה מחשב ה־Z3 הסתיים ב־1941. המחשב היה מבוסס על תמסורות טלפון ועבד באופן משביע רצון. בכך הפך ה Z3 למחשב הראשון שנשלט באמצעות תוכנית מחשב. במובנים רבים הוא היה דומה למחשבים מודרניים והכיל יכולות חדשניות רבות שאחת מהן הייתה השימוש במספרי נקודה צפה. המשמעות של החלפת השיטה הדצימלית הקשה למימוש, שבה עשה בבג' שימוש, בשיטה הבינארית הפשוטה יותר, הייתה שהמחשב של צוזה היה קל יותר לבנייה ואף אמין יותר ביחס לטכנולוגיה של התקופה. ההערכה הרווחת היא שבכך טמון ההסבר להצלחה שנחל צוזה היכן שבבג' כשל.
תוכניות מחשב הוזנו ל־Z3 על גבי סרט מנוקב. לא היו קפיצות מותנות במחשב, אולם למרות זאת, בשנות ה־90 הוכח באופן תאורטי שה־Z3 יכול לממש מכונת טיורינג אוניברסלית. בשנת 1936 חזה צוזה שפקודות המכונה יאוחסנו באותו מקום שבו מאוחסנים הנתונים. תובנה זו הייתה מפתח למה שלימים יכונה ארכיטקטורת פון נוימן. צוזה טען ב־1945 שתכנן את שפת התכנות הראשונה (פלנקלקול), אולם הדבר לא פורסם רשמית עד לשנת 1971. בשנת 2000, כחמש שנים לאחר מותו של צוזה מומשה השפה לראשונה על ידי האוניברסיטה החופשית של ברלין.
הדגם הראשון של מחשב ה־Z3 של צוזה הושמד ב־1944, במהלך הפצצות בעלות הברית במלחמת העולם השנייה. עבודתו נשארה עלומה עבור מהנדסים בבריטניה וארצות הברית עד לתקופה מאוחרת יותר.

פיתוחים אמריקאיים

ב־1937 חיבר קלוד שנון את עבודת התזה לתואר השני שלו ב־MIT. בתזה זו הוא מימש לראשונה אלגברה בוליאנית באמצעות ממסרים חשמליים ומתגים. עבודת התזה של שנון יסדה למעשה את התכן הספרתי (תכן לוגי).
בנובמבר 1937, ג'ורג' סטיביטס, שעבד אז במעבדות בל, השלים את פיתוחו של מחשב מבוסס ממסרים אותו כינה Model K. המחשב ביצע חישובים באמצעות חיבור בינארי. מעבדות בל החליטו להעמידו בראש קבוצת מחקר ב־1938 וב־1940 הוציאו את מחשבון המספרים המרוכבים שהיה מסוגל לבצע חישובים במספרים מרוכבים. בהדגמה בכנס של האגודה האמריקאית למתמטיקה בדארטמות' קולג' ב־11 בספטמבר 1940, הדגים סטיביטס שליחת פקודות מרוחקות לחישוב מספרים מרוכבים על גבי תשתית קווי טלפון. זו הייתה הפעם הראשונה בהיסטוריה שנעשה שימוש מרוחק במכונת חישוב.
ב־1938 ג'ון וינסנט אתנסוף וכן קליפורד ברי מאוניברסיטת המדינה של איווה בארצות הברית פיתחו מחשב הקרוי מחשב אתנסוף ברי. מחשב זה היה מחשב אלקטרוני שייעודו היה לאפשר פתרון מערכות של משוואות ליניאריות. התכן כלל 300 שפופרות ריק למטרת מהירות גבוהה וכן קבלים שנועדו לצורכי הזיכרון. המחשב אמנם לא היה בר תכנות אולם היה המחשב המודרני הראשון במובנים אחרים ומשום שעשה שימוש במתמטיקה בינארית ובמעגלים חשמליים.
ב־1939 החלו ב־IBM לפתח את ההרווארד סימן 1. היה זה מחשבון אלקטרו־מכני רב תכליתי שנבנה במימון ובתמיכה טכנית של IBM תחת הנחייתו של המתמטיקאי הווארד איקן מאוניברסיטת הרווארד. התכן של המחשבון הושפע מהמנוע האנליטי של בבג' ועשה שימוש בגלגלי שיניים, במתגים ובממסרים אלקטרומגנטיים. המחשבון היה בר־תכנות באמצעות סרט ניקוב וכלל מספר יחידות חישוב מקביליות. גרסאות מאוחרות יותר כללו מספר ראשי קריאה שמותגו כתלות בתנאי לוגי. המכונה הזו לא הייתה בעלת שלמות טיורינג. המכונה הועברה להרווארד שם החלה לפעול במאי 1944.

הקולוסוס

במהלך מלחמת העולם השנייה השיגו הבריטים בבלצ'לי פארק מספר הצלחות באתגר פיצוח התקשורת הצבאית המוצפנת של הגרמנים. מכונת ההצפנה של הגרמנים, "אניגמה", הותקפה בסיוע של מכונות אלקטרו־מכניות אשר כונו "בומבס". מכונת ה"בומב", שפותחה על ידי אלן טיורינג וגורדון ולצ'מן בהתבסס על הבומבה הפולנית מ־1938, חיפשה את אופן האתחול של האניגמה על ידי ביצוע שרשראות היקשים לוגיים, אשר מומשו באופן חשמלי. רוב אפשרויות האתחול הובילו לסתירה והאפשרויות המועטות הנותרות נבדקו ידנית.
הגרמנים פיתחו מספר מערכות הצפנה נוספות מלבד האניגמה. מכונת לורנץ שימשה להצפנת התקשורת הצבאית של הדרג הנאצי הבכיר. היירוטים הראשונים של הודעות הלורנץ החלו ב־1941. כתרומה למתקפה על הלורנץ פרופסור מקס נוימן ועמיתיו תכננו את הקולוסוס. הקולוסוס נבנה תוך 11 חודשים על ידי טומי פלוורס ועמיתיו בתחנת המחקר של הדואר ששכנה בדוליס היל בלונדון. עם סיום בנייתה נשלחה המכונה לבלצ'לי פארק.
הקולוסוס היה התקן המחשוב הראשון שהיה כולו אלקטרוני. הקולוסוס כלל מספר רב של שפופרות. סרט נייר שניתן היה לשנותו כדי לבצע פעולות לוגיות מגוונות שימש לקולוסוס כאמצעי קלט. אולם הקולוסוס לא היה בעל שלמות טיורינג. 10 מכונות קולוסוס נבנו. עד שנות ה־70 נשמרו פרטי קיומם, מפרטם והשימוש שנעשה בהם כסוד. וינסטון צ'רצ'יל הורה בסוף המלחמה להשמידם וזו הסיבה שמכונות אלו לא נכללו ברבים מהניסיונות לתאר את ההיסטוריה של המחשוב. דגם קולוסוס משוחזר נמצא כיום בתצוגה בבלצ'לי פארק.

מכונות פון נוימן: דור ראשון

ארכיטקטורת פון נוימן הראשונה שעבדה הייתה ה־Baby ונבנתה באוניברסיטת מנצ'סטר בשנת 1948. שנה מאוחר יותר נבנה שם מחשב מנצ'סטר סימן 1 שתפקד כמערכת שלמה. הזיכרון של ה־"סימן 1" הורכב משפופרות ויליאמס ומתוף מגנטי. בנוסף הכיל המחשב רגיסטרי אינדקס.
מחשב שהתחרה על התואר "המחשב הראשון בעל יכולת אחסון תוכניות ספרתיות" היה ה־EDSAC שתוכנן ונבנה באוניברסיטת קיימברידג'. ההשראה לתכנון ה־EDSAC הגיעה מתוכניות ה־EDVAC שהיה העוקב למחשב ה־ENIAC. בעוד שה־ENIAC עשה שימוש בעיבוד מקבילי, ה־EDVAC השתמש במעבד יחיד. השימוש במעבד יחיד היה פשוט יותר ופתרון זה היה הראשון שנבחן כשרצו למזער או להגדיל את האמינות.
המחשב האוניברסלי, בר התכנות, הראשון באירופה נוצר על ידי קבוצה של מדענים תחת פיקוחו של סרגיי אלקסייביץ' לבדב מהמכון לאלקטרוניקה של קייב שבברית המועצות (כיום אוקראינה). שם המחשב היה MESM ונהיה פעיל בשנת 1950. היו למחשב כ־6,000 שפופרות ריק לערך והוא צרך כ־25 קילוואט. הוא יכול היה לבצע בערך 3,000 פעולות בשנייה.
ה־CSIRAC היה מחשב אוסטרלי שהריץ את תוכנית הבדיקה הראשונה שלו בשנת 1949.
באוקטובר 1947, החליטה חברת הקייטרינג הבריטית J.Lyons & Company, שהייתה ידועה בחנויות התה שלה, לעזור לקדם את פיתוח המחשבים במסגרת ניסיון החברה להתייעל. עד 1951 מחשב ה־LEO I היה נכנס לפעולה והריץ לראשונה בעולם מטלה משרדית יומיומית.
המחשב של אוניברסיטת מנצ'סטר הפך לאבטיפוס עבור הפרנטי סימן 1. מחשב ה־Ferranti סופק לאוניברסיטה בפברואר, 1951. בין 1951 ל־1957 נמכרו לפחות 9 מכונות נוספות.
ביוני 1951, הגיע ללשכת מפקד האוכלוסין של ארצות הברית מחשב חדש בשם UNIVAC I. מחשב זה יוצר על ידי חברת רמינגטון ראנד. החברה הצליחה למכור כ־46 מכונות ביותר ממיליון דולר לכל מכונה. UNIVAC היה למעשה המחשב הראשון שיוצר בייצור סדרתי. המחשב השתמש ב־5,200 שפופרות ריק וצרך הספק של 125 קילו וואט. הוא עשה שימוש בקו השהיה מכספית לצורך אחסון כ־1,000 מילים שכל אחת באורך 11 ספרות עשרוניות בתוספת סימן. בניגוד למחשבי IBM הוא לא צויד בקורא כרטיסי ניקוב אלא ביכולת לקרוא קלט של סרט מגנטי ממתכת. בכך הוא איבד את התאימות עם מצבורי נתונים מסחריים. מחשבים אחרים באותה תקופה עשו שימוש בסרטי ניקוב בעלי מהירות גבוהה וסרטים מגנטיים לצורכי קלט ופלט.
בנובמבר 1951, החלה חברת J.Lyons לבצע הערכות שבועיות של מאפיות באמצעות ה־LEO. זו הייתה האפליקציה העסקית הראשונה שהורצה על מחשב בעל יכולת לאחסן תוכניות.
ב־1952, השיקה IBM את ה־IBM 701 שהיה מחשב אלקטרוני לעיבוד נתונים. מוצר נוסף בסדרת ה-700/7000 של IBM היה ה־IBM 704, שהושק ב 1954. המחשב עשה שימוש בזיכרון בעל ליבה מגנטית שהפך לסטנדרטי במכונות גדולות. שפת התכנות הרב תכליתית הגבוהה הראשונה פורטרן פותחה גם כן ב־IBM עבור ה־704 בין השנים 1955 ל־1956 והופצה ב־1957. (שפת התכנות הגבוהה Plankalkül שתוכננה על ידי קונראד זוס ב־1945 לא מומשה עד אותו זמן).
IBM השיקה מחשב קטן וזול יותר ב־1954. ה־IBM 650 שקל מעל 900 ק"ג, כאשר ספק הכוח הצמוד שקל 1,350 ק"ג ושניהם הוחזקו בשני תאים נפרדים. מחירו היה חצי מיליון דולר.
בשנת 1955, המציא מוריס וינסנט וילקס את המיקרו-תכנות שישמש מאוחר יותר ביחידות ה־CPU והנקודה הצפה של מחשבי מיינפריים ומחשבי IBM System/360. "מיקרו־תכנות" מאפשר לסט הפקודות הבסיסי להיות מוגדר או מורחב באמצעות תוכניות מובנות (כיום תוכניות אלו מכונות לעיתים Firmware (קושחה) או מיקרו-קוד ולפעמים גם מילי-קוד).
בשנת 1956, מכרה IBM את מערכת המחשב הראשונה המבוססת דיסקים מגנטיים. שם המחשב היה ה־RAMAC. הוא עשה שימוש ב־5 דיסקים ממתכת בגודל 24 אינץ' בעלי 100 רצועות בכל צד. נפח האחסון האפשרי היה 5 מגהבייט. המחיר של כל מגהבייט היה 10,000 דולר. (לצורך השוואה בשנת 2006, כל מגהבייט של דיסק מגנטי קשיח עולה פחות מעשירית הסנט).

שנות ה־50 וה־60: הדור השני

הצעד הבא היה המצאת הטרנזיסטור ב־1947. הטרנזיסטור הקטן והאמין החליף את השפופרות שהתאפיינו בשבריריות וצריכת הספק גבוהה. מחשבי טרנזיסטורים נקראים לרוב 'דור שני' והיו נפוצים בשנות ה־50 המאוחרות ושנות ה־60 המוקדמות. באמצעות שימוש בטרנזיסטורים ומעגלים מודפסים הושגה הפחתה בממדים ובצריכת ההספק וכן הוגדלה האמינות. לדוגמה, ה־IBM 1620, שהחליף את ה־IBM 650, היה בממדים של שולחן כתיבה משרדי. מחשבי דור שני היו עדיין יקרים ונעשה בהם שימוש בעיקר באוניברסיטאות, ממשלות ותאגידים גדולים.
סטון היה מחשב ראשון בעל לוגיקה טרינארית שפותח ב־1958 בברית המועצות. בשנת 1959, שווקה מיינפריים מבוסס טרנזיסטורים מדגם IBM 7090 וכן מחשב רב תכליתי IBM 1401‏. IBM שווקה 12,000 יחידות של ה־IBM 1401 וכך הפך דגם זה למחשב המוצלח ביותר עד לאותה תקופה. המחשב התאפיין בזיכרון מגנטי של 4000 תווים (שמאוחר יותר הורחב ל־16,000 תווים). הרבה היבטים של התכן של דגם זה התבססו על התשוקה להחליף מכונות מבוססות כרטיסי ניקוב שעדיין היו בשימוש.
בשנת 1960, חברת DEC השיקה את המחשב הראשון שלה ה־PDP-1, שיועד לצורכי מחקר ולשימוש של צוותים טכניים במעבדות.
בשנת 1961 חברת Burroughs השיקה את ה־B5000 שהיה המחשב הראשון בעל שני מעבדים וזיכרון וירטואלי. תכונות ייחודיות אחרות של המחשב היו ארכיטקטורת מחסנית, מיעון כתובות מבוסס תיאור ויכולת תכנות ללא שימוש בשפת אסמבלי.
בשנת 1964, הכריזה IBM על סדרת IBM System/360, ששווקה בצירופים שונים של מהירות, קיבולת ומחיר. בסדרה זו נעשה לראשונה שימוש מסחרי במיקרותוכנית ובסט פקודות רחב שנועד לאפשר עיבוד לא רק של טיפוסי נתונים אריתמטיים. מעל ל־14,000 מערכות שווקו עד 1968.
בשנת 1964, חברת DEC השיקה את ה־PDP-8.

המחשבים הראשונים בישראל

המחלקה לסטטיסטיקה של השלטון הבריטי בארץ ישראל הייתה זקוקה בשנות ה־30 לאמצעי לביצוע חישובים. לצורך כך הובאו לארץ מכונות החישוב הראשונות והותקנו בה. בשלב מסוים, לאחר קום המדינה, הועברו מכונות החישוב אל הקריה בתל אביב לשימוש מחלקה צה"לית חדשה בשם "מרכז המיכון והסטטיסטיקה" (ממ"ס).
בנק לאומי שנקרא לפני קום המדינה בנק אנגלו פלשתינה החל בשנת 1935 לעשות שימוש במכונות מתוצרת חברת NCR. בשנת 1939 רכשה חברת החשמל מכונות חישוב לניהול חשבונות הצרכנים. לאחר קום המדינה סייעו מכונות החישוב לנהל את מרשם האוכלוסין בישראל. גם רכבת ישראל, הסוכנות היהודית ומשרד הטלפונים עשו שימוש במכונות חישוב.
המחשבים האלקטרוניים הראשונים הופיעו בישראל בשנת 1954. באותה שנה נבנה המחשב האלקטרוני הראשון בישראל במכון ויצמן, בשם ויצק, על ידי צוות בניהולו של ג'רלד אסתרין. באותה שנה הוקמה יחידת המחשוב הממשלתית. בהמשך נבנו במכון ויצמן מחשבי סדרת גולם.
בשנת 1961 הוכנס לשירות בצה"ל מחשב חדש בשם פילקו 211. לצורך הפעלתו ותחזוקתו, הוקם שנתיים קודם לכן מרכז המחשבים והרישום הממוכן (ממר"ם). מחשב גדול ממדים זה עשה שימוש בכרטיסי ניקוב לקלט-פלט ובסרטים מגנטיים לאחסון נתונים. בשנים הבאות נוספו אל המחשב מחשבי IBM System/360. גם מחשבים אלו היו גדולים ואוכסנו באולמות ייעודיים.

הדור השלישי

מגמת השימוש ההמוני הגובר במחשבים התחזקה כאשר נכנסו מחשבי "הדור השלישי" לשוק. מחשבים אלו הסתמכו על המצאת המעגל המשולב על ידי ג'ק קילבי אולם מחשבי ה־IBM System/360 השתמשו במעגלים היברידיים.
המעגל המשולב הראשון יוצר בספטמבר 1958 אולם מחשבים שעשו בו שימוש לא החלו להופיע עד 1963. חלק מהשימושים המוקדמים שנעשו במעגלים היו במערכות משובצות. מערכות אלה היו בשימוש נרחב של סוכנות נאס"א עבור מחשב הניווט של אפולו וכן בשימוש הצבא בטיל בין יבשתי מדגם LGM-30 Minuteman.
בעוד שמחשבי מיינפריים כמו ה־System/360 הגבירו את יכולות האחסון של המחשב ויכולות העיבוד שלו, המעגל המשולב גם אפשר לפתח מחשבים קטנים בהרבה. המיני-מחשב נחשב לפיתוח חשוב בשנות ה־60 וה־70 של המאה ה־20. הוא הביא את כוח המחשוב ליותר אנשים, לא רק בשל גודלו הפיזי אלא בשל גידול במספר יצרני המחשבים. חברת DEC הפכה לחברה השנייה בחשיבותה אחרי IBM עם מחשבי ה־PDP וה־VAX. חומרה זולה וקטנה יותר הובילה לפיתוח מערכות הפעלה חדשות וחשובות כמו VMS ו־UNIX.
אינטגרציה רחבת היקף של מעגלים הובילה לפיתוח של יחידות עיבוד מזעריות. דוגמה מוקדמת לכך הוא המעבד שהותקן במטוס ה־F-14 של הצי האמריקאי ותפקידו היה לנתח נתוני טיסה. המעבד פותח על ידי סטיב גלר, ריי הולט וצוות פיתוח מחברת AiResearch ו־American Microsystems.
בשנת 1966, חברת HP נכנסה לעסקי המחשבים הרב תכליתיים עם הדגם HP-2116 והציעה כוח מחשוב חסר תקדים שקודם לכן היה קיים רק במחשבים גדולים בהרבה. המחשב תמך במגוון רחב של שפות, בהן BASIC, ALGOL וכן FORTRAN.
בשנת 1969, חברת Data General יצרה 50,000 מחשבי Nova במחיר 8,000 דולר ליחידה. הנובה הייתה המיני מחשב הראשון שעשה שימוש בארכיטקטורת 16 סיביות. מחשב זה הוביל מגמה שהסתמנה לעשות שימוש ברוחב של מילה שהיא כפולה של בית. מחשב זה היה הראשון שהשתמש במעגלים משולבים בגודל בינוני (MSI) של חברת Fairchild Semiconductor. מודלים עוקבים השתמש במעגלים משולבים גדולים (LSI).
המעבד כולו היה בנוי על גבי מעגל מודפס בגודל 15 אינץ'.
מכונת הכתיבה הטלוויזיונית שתוכננה על ידי דון לנקסטר, אפשרה בשנת 1973, לראשונה להציג מידע של אותיות על גבי מסך טלוויזיה רגיל. המכונה השתמשה ברכיבים אלקטרוניים שעלותם הייתה 120 דולר כפי שתואר בגיליון ספטמבר 1973 של כתב העת " Radio Electronics". התכנון המקורי כלל שני לוחות זיכרון וסיפק יכולת לייצר ולאחסן 512 תווים כ 16 שורות של 32 תווים. 
קלטת בת 90 דקות סיפקה יכולת אחסון עבור 100 עמודי טקסט בקירוב. התכנון השתמש בחומרה מינימלית כדי לתזמן את האותות השונים שנדרשו ליצירת אות הטלוויזיה. קלייב סינקלייר השתמש מאוחר יותר בגישה דומה במחשב ה־Sinclair ZX80 האגדי שפיתח.

הדור הרביעי

מחשבי הדור הרביעי נשענו על המצאת המיקרו-מעבד על ידי מרסיאן הוף.
בניגוד למיני-מחשבים של הדור השלישי, שהיו למעשה גרסאות מוקטנות של מחשבי מיינפריים, 
היו מחשבי הדור הרביעי שונים. מחשבים אלו פנו לשוק אחר לחלוטין. בתחילת הדרך לא היוו מחשבים אלו תחרות למחשבי הדור השלישי שכן מהירותם הייתה נמוכה ויכולתם החישובית מוגבלת.
אף על פי שמאז שנות ה־70 המשיכו כוח החישוב ונפח האחסון לגדול במהירות, הרי שהטכנולוגיה מבוססת שבבי ה־VLSI לא השתנתה. זו הסיבה שהמחשבים כפי שאנו מכירים אותם כיום עדיין שייכים למחשבי הדור הרביעי.

מיקרו־מעבדים

ב־15 בנובמבר 1971 הכריזה חברת אינטל על המיקרו־מעבד המסחרי הראשון, ה־4004.
המעבד פותח עבור חברת מחשבונים יפנית, Busicom, כחלופה למעגלים.
באמצעות מיקרו־מעבד רוכזו רוב יכולות העיבוד של המחשב על גבי שבב יחיד. בשילוב עם ה־RAM המיקרו־מעבד אפשר למחשבי הדור הרביעי להיות קטנים יותר וחזקים יותר. ה־4004 היה מסוגל לבצע 60,000 פקודות בשנייה ומאז המעבדים רק ממשיכים להגדיל את מהירות המחשבים.

מסוף Datapoint 2200

ב-1970 פיתחה חברת דטה פוינט מסוף המבוסס על מעבד לוח, בשם Datapoint 2200. מייסדי דטה פוינט נוהגים לטעון שנוהגים לטעון שזהו ההתקן המוקדם ביותר שיש בו חותם כלשהו למחשב האישי המודרני. לכתר דומה טוען גם המחשב, או "מכונת חישוב ניתנת לתכנות" Hewlett-Packard 9100A משנת 1968. גם מחשב זה, כמו המסוף של דטה פוינט מ-1970, לא הוצג כמחשב לשימוש אישי, וגם מחירו לא התאים לצריכה פרטית. 
המסוף יוצר על ידי חברת CTC בשנת 1970. למרות הטענה הזו, ולמרות שטכנית המסוף אכן היה "מחשב", בפועל המסוף לא הוצג ולא שווק כ"מחשב", חברת דטה פוינט לא סיפקה למשתמשים תוכנה לשימוש כללי, ומחירו של המסוף מיקם אותו מעבר למה שנחשב בדרך כלל "מחשב אישי". מחשבים 
ה־CPU של המערכת נבנה ממגוון של רכיבים בדידים, והחברה חתמה על חוזים עם חברות אינטל וטקסס אינסטרומנטס לפתח שבבים שיממשו את המעבד. שתי החברות פיתחו שבבים כאלו. השבב של טקסס מעולם לא הגיע לייצור מסחרי, עקב קשיים בתהליך, והשבב של אינטל אחר את לוח הזמנים שנקבע, ובינתיים דטה פוינט פתרה את בעיית פיזור החום והגודל על ידי החלפת ספק הכוח המקורי בספק כוח ממותג, והשבב, 8008 (מעבד), שווק על ידי אינטל בשוק הכללי. מספר מיקרו מחשבים שהתבססו על השבב טוענים גם הם לכתר "המחשב האישי הראשון", ביניהם ה"מיקראל" הצרפתי, מיקרו-מעבד הראשון בעולם שעשה שימוש ב־8 סיביות.
המקלדת של ה־2200 דמתה למקלדת של אחת ממכונות הכתיבה המצליחות בכל הזמנים - מכונת הכתיבה החשמלית של IBM.
הצרכים והדרישות של ה־Datapoint 2200 קבעו את אופיו של ה־8008 שעליו התבססו מאוחר יותר כל המעבדים שהיו בשימוש במחשבי תואמי IBM PC. בנוסף, התכנון הסופי של המעבד של ה־Datapoint 2200 ושל ה־8008 היו כה דומים שהם היו תואמים מבחינת תוכנה, וזו אחת הסיבות שנהוג לראות את ה־Datapoint 2200 כ"מיקרו-מחשב", אף על פי שלא השתמש במיקרו־מעבד.
אף על פי שה־2200 תוכנן ונבנה כמסוף גמיש ולא כמחשב עצמאי, הלקוחות הראשונים הבינו את הפוטנציאל הגלום בו: עצמת החישוב שלו הספיקה להרבה מהצרכים שעד אז רק מחשבים גדולים בהרבה יכלו למלא, ובמהרה החלו אנשים להשתמש ב־2200 גם ללא חיבור למחשב "אמיתי".

מחשב ה־Xerox Alto

מחשב ה־Xerox Alto, שפותח ב־Xerox PARC בשנת 1973, היה מיני-מחשב קטן והמחשב הראשון שעשה שימוש בעכבר מחשב וב־GUI עקרונות שהוצגו לראשונה על ידי דאגלס אנגלברט כשעוד עבד ב־SRI International.
אף על פי שרק המהנדסים ב־Xerox PARC השתמשו במחשב, היו לו יכולות שהקדימו את זמנן בשנים רבות. מחשב זה יחד עם ה־Xerox Star, יהווה מודל עבור המקינטוש של אפל.

מחשב ה־MITS Altair 8800

מחשב ה־Altair 8800, המחשב הביתי הראשון, הוצג בתמונה על עטיפת המגזין 'אלקטרוניקה פופולרית' בינואר 1975. היה זה המחשב הראשון שעשה שימוש במעבד האינטל 8080. המחשב נחל הצלחה מסחרית ועדות לכך היא שכ־10,000 מחשבי אלטייר שווקו. האלטייר אף העניק השראה למאמצי פיתוח התוכנה של פול אלן וחבר התיכון שלו ביל גייטס אשר פיתחו מְפָרֵש לשפת BASIC עבור מחשב האלטייר ולאחר מכן הקימו את חברת מיקרוסופט.
מחשב ה־MITS Altair 8800 יצר תעשייה חדשה של מחשבים ביתיים וערכות מחשב ורבים אחרים הלכו בדרכו. דוגמה לכך היא גל המחשבים העסקיים הקטנים בסוף שנות ה־70 שהתבססו על האינטל 8080, על ה־Zilog Z80 וכן על שבבי האינטל 8085. רוב המחשבים הריצו מערכת הפעלה בשם CP/M-80 שפותחה בחברת Digital Research, על ידי גרי קילדל. לראשונה הוטמעה מערכת הפעלה פופולרית על ידי ספקי חומרה רבים והדבר עורר גל של חבילות תוכנה פורצות דרך שנכתבו עבורה, בהן WordStar וכן DBASE.
מספר רב של חובבים פתחו במהלך שנות ה־70 של המאה ה־20 מערכות משלהם ונחלו מידות שונות של הצלחה. לעיתים הם חברו יחד כדי להקל את העבודה. המפגשים הביתיים שנערכו הולידו מועדון בשם Homebrew Computer Club. חברי המועדון נפגשו על מנת לדבר על מה שעשו, להחליף רעיונות ותוכנות ולהפגין לראווה את יכולותיהם ומערכותיהם. הרבה אנשים בנו או הרכיבו את המחשבים האישיים שלהם. כדוגמה לכך, בסוף שנות ה־80 של המאה ה־20 אלפי אנשים בנו את מחשב ה־גאלאקסיג'ה.

מחשב האפל

השליטה של חברת אפל בשוק המחשבים האישיים בשנים 1977 עד 1983 נבעה מהיכולות הטכניות והעסקיות של סטיב ג'ובס, של סטיב ווזניאק ושל מייק מרקולה. ווזניאק הפגין תדיר את נוכחותו במפגשי מועדון Homebrew Computer Club. באחד המפגשים הציג את מחשב ה־Apple I אותו תכנן. לאחר שקיבל הזמנה ל־100 מחשבים שעלות כל אחד הייתה 500 דולרים אמריקאיים החליט ווזניאק בשיתוף עם ידידו סטיב ג'ובס להקים את חברת אפל.
בערך 200 מחשבים נמכרו לפני שהחברה הכריזה על השלמת פיתוחו של ה־Apple II. ה־Apple II היה אחד משלושה מחשבים אישיים שהושקו בשנת 1977. למרות מחירו הגבוה, הוא בידל עצמו מהר מהשניים האחרים,ה־TRS-80 וה־Commodore PET, והפך לסמל תופעת המחשבים האישיים בסוף שנות ה־70. ה־Apple II התאפיין במסך צבע, איכות בנייה גבוהה, ארכיטקטורה פתוחה ובכונני דיסקטים.
עוד היבט להצלחת אפל היה טמון בתוכנה. ה־Apple II נבחר על ידי מתכנתים כפלטפורמת הפיתוח לאפליקציה העסקית VisiCalc לגליונות אלקטרוניים. VisiCalc, יצרה שוק עסקי עבור ה־Apple II ונוכחות התעשייה היוותה גורם משיכה למפתחי חומרה ותוכנה רבים.
יותר מ־2 מיליון מחשבי Apple II שווקו במחיר של 970 דולר למודל שהכיל 4KB זיכרון.

מחשב הקומודור ומחשבים נוספים

ה־Commodore PET היה הראשון בקרב מספר מחשבים אישיים שהושקו ב־1977. הוא הגיע מורכב לחלוטין והיה נהיר לתפעול. הוא הכיל 4 או 8 קילובתים של זיכרון וכונן קלטות מובנה. לאחריו הופיע מחשב הקומודור VIC-20 שהכיל מקלדת הדפסה מלאה והיו לו יכולות צליל וקול, 3.5 קילובתים של זיכרון נגיש ותג מחיר נמוך בהרבה מזה של מחשב המתחרה אפל.
המחשב האישי הנמכר ביותר של כל הזמנים הושק על ידי חברת קומודור בשנת 1982: הקומודור 64. הופעת מחשב זה בשוק לוותה בהשקת כתבי עת שהכילו קוד לאפליקציות ולמשחקים. כל המכונות עשו שימוש במיקרו־מעבד מבוסס טכנולוגית MOS. חברת MOS Technology, Inc. הייתה בבעלותה של קומודור. הקומודור 64 וכן מחשבים אחרים של קומודור מבוססי 8 סיביות הוחלפו בשנת 1985 על ידי הקומודור אמיגה שבלבו היה מעבד ה־Motorola 68000.
מחשבים אישיים רבים אחרים חדרו לשוק, בהם משפחת האטארי מבוססת ה־8 סיביות, מחשב ה־ZX80 של חברת סינקלייר, מחשבי ה־ZX81 וה־ZX spectrum, מחשב ה־TI 99/4A, ה־BBC Micro, ה־Amstrad CPC 464, ה־Oric Atmos, ה־Coleco Adam, מחשבי ה־6809, SWTPC 6800, מחשבי TRS-80, ה־Exidy Sorcerer, ה־MSX היפני וכן המחשב הנישא דגם 5100 של IBM.
חברת סינקלייר חידשה בכך שיצרו מחשבים ביתיים במחיר פחות מ 100 דולר שהיו פופולריים באנגליה אבל נמכרו גם בכל אירופה ובישראל. 
בעקבותיהם Amstrad ואחרים שיווקו מחשבי תואמי־IBM זולים שבסוף הכניעו שוק זה. 
הסיבה העיקרית היא לא בחומרה אלא בשפע האדיר של התוכנה שבשנות השמונים היה בעיקר על דיסקטים.

תואמי IBM

בשנת 1983 הושק דגם הIBM XT כהמשך למחשב ה־PC המקורי. הדגם היווה תכן משופר של המחשב המקורי. הדגם החדש לא כלל תמיכה בקלטת, הכיל יותר חריצי כרטיסים ואף הכיל אפשרות להתקין דיסק קשיח. בעוד חסם הזיכרון של ה־640k נותר בעינו, היו גרסאות מאוחרות יותר, קלות יותר להרחבה.
אף על פי שה־PC וה־XT כללו גרסה של שפת בייסיק בזיכרון ה־ROM, רוב המחשבים נרכשו עם כונני דיסקטים ועבדו באמצעות מערכת הפעלה. רק 3 מערכות הפעלה התלוו בתחילה ל־PC. הראשונה הייתה CP/M-86, השנייה הייתה PC-DOS והשלישית הייתה UCSD p-System (מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו). 
מערכת ההפעלה PC-DOS הייתה גרסה של IBM למערכת הפעלה של חברת מיקרוסופט. ההבדל היה שמי. כאשר מערכת ההפעלה נמכרה תחת מיקרוסופט הפך השם PC-DOS ל־MS-DOS. מערכת ההפעלה UCSD p-System נבנתה סביב שפת התכנות פסקל ולא שווקה לאותו קהל אליו פנתה IBM. מערכות ההפעלה p-System ו־CPM-86, לא נחשבו להצלחה מסחרית.
מאחר ש־MS-DOS היה זמין כמוצר נפרד, חלק מהחברות ניסו לייצר מחשבים שיוכלו להריץ MS-DOS ותוכניות. מחשבים מוקדמים אלה, בהם הSeequa Chameleon ומספר מחשבים נוספים לא נחלו הצלחה רבה שכן הם דרשו גרסה מתוקנת של MS-DOS ולכן לא יכלו להריץ תוכניות שתוכננו במיוחד עבור החומרה של ה־IBM.

בשנת 1984, IBM השיקה את דגם ה־IBM AT (שלעיתים קרובות מכונה PC/AT או פשוט AT). בלב הדגם שכן מיקרו־מעבד מדגם Intel 80286. שבב זה היה מהיר בהרבה. ביכולתו היה לגשת לכמות זיכרון RAM של לכל היותר 16 מגה בתים. עם זאת התעוררה בעיה שכן מערכת ההפעלה MS-DOS לא הייתה מסוגלת להפיק דבר מהיכולות החדשות. האגדה מספרת שביל גייטס ממיסדי חברת מיקרוסופט שאל: 
"מדוע שמישהו יזדקק ליותר מ־640 KB זיכרון?"
מחשב ה־286 יצר בעיה לחלק מהחברות ששווקו תוכנה למחשבי ה־PC. חלק מכותבי התוכניות הראשונים פנו ישירות לכתובת פיזית ב־BIOS על מנת לבצע פקודות מסוימות, ה־BIOS של ה־AT היה שונה ולכן נותרה בעיית תאימות. אמנם הבעיה תוקנה במהירות אולם הפתרון, שלא התבסס על BIOS, איפשר חדירת מחשבים תואמים בעלי BIOS אחר.

Xerox Star

ה-Xerox Star הוצג לראשונה ב-1981, והיה עמדת עבודה שנבנתה על ידי חברת Xerox. בהתבסס על קודמו ה־Xerox Alto, היה ה־"Star" המערכת המסחרית הראשונה שכללה טכנולוגיות מגוונות אשר כיום הפכו נפוצות במחשבים האישיים, כולל מסך ממופה סיביות, GUI חלונאי, צלמיות, תיקיות, עכבר מחשב, רשת אתרנט, שרת קבצים, שרת הדפסה ודואר אלקטרוני.
המחשב גם כלל שפת תכנות בשם Smalltalk.
ה־Xerox Alto וה־Xerox Star יהוו השראה בהמשך למחשבי ליסה ומקינטוש.

Apple Lisa ומקינטוש

בשנת 1983, אפל הציגה את ליסה, המיקרו־מחשב הראשון ששווק להמונים והכיל ממשק משתמש גרפי. הפיתוח של מחשב זה היה הבסיס למערכות דומות במחשבים האישיים. מחשב ה־Lisa הכיל מעבד Motorola 68000 והגיע עם 1 מגה בייט של RAM, מסך שחור לבן בגודל 12 אינץ', שני כונני דיסקטים בגודל חמש ורבע אינץ' ודיסק קשיח בנפח חמישה מגה בתים. המהירות הנמוכה של ה־Lisa ומחירה הגבוה (כ־10,000 דולרים אמריקאיים) הובילו לכישלון מסחרי. כישלון זה הוליד את החלטתו של סטיב ג'ובס לעבור לצוות המקינטוש.
בהתבסס על הניסיון עם הליסה, השיקה חברת אפל בשנת 1984 את המקינטוש, עליו הכריזה בתשדיר הפרסומת "1984" במהלך משחקי הסופרבול ה־18 בשנת 1984.

מחשבים גרפיים נוספים

בשנת 1985, האטארי ST, שגם כן היה מבוסס על מיקרו־מעבד 68000 של מוטורולה, סיפק ממשק משתמש גרפי (GUI) בשם אטארי TOS. ניתן היה לערוך את הממשק כדי לעשות אמולציה למקינטוש באמצעות התקן צד־שלישי בשם Spectre GCR.
בעולם הקומודור, מערכת ההפעלה הגרפית GEOS הייתה קיימת במחשבי הקומודור 64 וה קומודור 128. מאוחר יותר, הייתה גם גרסה למחשבים שהריצו DOS. ניתן היה להשתמש בגרסה עם עכבר מחשב או עם ג'ויסטיק כהתקן להצבעה. הקומודור הגיע עם מגוון של אפליקציות מותאמות GUI. קו המוצרים המוצרים המאוחר יותר של קומודור, פלטפורמת האמיגה, הריצה מערכת הפעלה גרפית כברירת מחדל.
באירופה ובאוסטרליה, חברת Acorn השיקה קו מוצרים בשם Archimedes שהכיל מחשבים ביתיים בעלי ארכיטקטורה של 32 סיביות אשר סיפקה ביצועים גבוהים. בתחילה המערכות הגיעו עם מערכת הפעלה גרפית שנקראה ארתור, לאחריה הופיעה מערכת הפעלה גרפית התומכת בריבוי מטלות בשם RISC OS. העכבר שהגיע עם מחשבים אלה הכיל 3 כפתורים.

המעבר

המעבר משוק הנשלט על ידי תואמי ה־PC והנתמך על ידי IBM לשוק רחב יותר החל להסתמן בשנים 1986 ו־1987. ב־1986 השיקה חברת אינטל מיקרו־מעבד מדגם Intel 80386. תואם ה־IBM הראשון מבוסס ה־386 היה ה־Compaq Desktop. תגובת IBM הגיע באיחור כשנה לאחר מכן, כאשר החברה השיקה את סדרת המחשבים של ה־PS/2, שנבנו בארכיטקטורה סגורה והתרחקו מהארכיטקטורה של ה־PC. לבסוף, זו נהייתה התשתית לארכיטקטורה הסטנדרטית שתשלוט בשוק.

שנות ה־90 וה־2000: תקופת המחשב האישי

בסוף 1989 ובתחילת 1990, עמדת עבודה בשם NeXTstation החלה להמכר, ויעודה היה מחשוב בינאישי כפי שמינח זאת סטיב ג'ובס. עמדת ה־NeXTstation אמורה הייתה להחליף את הגרסה הזולה הקודמת שנקראה NeXTcube. ה־NeXTstation נחלה כישלון חרוץ והובילה בשנת 1993 להפסקת פעילותה של חברת NeXT בתחום המחשבים.
שנות ה-90 המוקדמות בישרו את הפיכת כונן התקליטורים לתקן תעשייתי. הכונן החל להגיע עם הרבה מחשבים שולחניים ולקראת סוף שנות ה־90 החל להופיע גם במחשבים נישאים.
אף על פי שהכונן הופיע כבר בשנת 1982, הוא היה בשימוש רק לצורכי מוזיקה במהלך שנות ה־80 ורק מאוחר יותר, בשנות ה־90, החל להכיל גם נתונים, אפליקציות מחשב ותוכן מולטימדיה.
עם הזמן החלו כונני CD-RW להחליף את כונני התקליטורים.
חברת IBM השיקה את סדרת ה־ThinkPad המוצלחת שלה ב־Comdex בשנת 1992. הסדרה מוספרה במספרים 300, 500 ו־700 (הטענה היא שהמספרים היו זהים לאלו של מכוניות ה־BMW ומטרתם הייתה לסמן את פלח השוק הייעודי של המכשירים). סדרת ה־300 נחשבה כסדרה הזולה ביותר, סדרת ה־500 הייתה סדרת ביניים וסדרה 700 הכילה את כל החידושים ומחירה היה הגבוה ביותר. המספור הזה היה נהוג עד סוף שנות ה־90 של המאה ה־20. אז, IBM הציגה לראשונה את סדרת ה־"T" כמחליפה של סדרת ה־600/700.
בשנת 1994, כונן הZip הושק על ידי חברת Iomega כדיסקט נייד בעל קיבולת בינונית. הכונן של החברה נועד להחליף את דיסקט ה־3.5 אינץ' שהיה מקובל עד אותה תקופה. אולם החברה לא נחלה הצלחה. לפני השקת כונן ה־Zip, חברת SyQuest הייתה ידועה בשוק המדייה הניידת אולם מוצריה נחשבו יקרים ולא מוצלחים בשל בעיות אמינות. כונני Zip עדיין יוצרו בתחילת שנות ה־2000 אולם כונני CD-RW תפסו את מקומם עד מהרה.
באמצע שנות ה־90, החברות אמיגה, קומודור ואטארי לא היו עוד בשוק. הם פינו מקום לתחרות שהתרחשה בין תואמי ה־IBM שהציעו מחירים זולים. חברות כמו Sinclair ו־Amstrad גם כן נאלצו לנטוש את שוק המחשבים. חברת Dell החלה לשגשג בהציגה מערכות זולות שיועדו לפלח השוק של הצרכנים והעסקים. מודל המכירות של Dell היה מודל מכירות ישירות.
בשנת 1994, הציגה חברת Apple את סדרת ה־Power Macintosh שהייתה סדרה של מחשבים שולחניים איכותיים ויעודם היה desktop publishing וכן עיצוב גרפי.
המחשבים החדשים עשו שימוש במעבדי מוטורולה ו־PowerPC כחלק מברית AIM, להחליף את ארכיטקטורת ה־Motorola 68k שהייתה בשימוש לקו המקינטוש. במהלך שנות ה־90, המקינטוש לא היה מאוד נפוץ ונותר כברירה המועדפת עבור מומחים בתעשיות הגרפיקה והפרסום.
בשנת 1995, חברת Be Inc השיקה את מחשב ה־BeBox, שעשה שימוש בשני מעבדי PowerPC שמהירותם הייתה 66 MHz כל אחד (ומאוחר יותר 133 MHz). למחשב אף הייתה מערכת הפעלה מיוחדת שנועדה לנצל את יכולותיו. מחשב זה היה כישלון ויצורו פסק בשנת 1997. בסך הכול יוצרו רק 2000 מחשבים מסוג זה בין השנים 1995 ו־1997.
בשל הגידול בקרב תואמי ה־IBM בשנות ה־90, הם נהיו התקן התעשייתי לעסקים ושימוש ביתי. לאחר השקת מערכת ההפעלה חלונות 3.0 של חברת מיקרוסופט בשנת 1990, החלה הפופולריות של המקינטוש לדעוך בהדרגה ועד 1996, חברת אפל כמעט פשטה את הרגל. סטיב ג'ובס חזר לחברה בשנת 1997 והצליח להחזיר את אפל לנתיב הרווחיות. הצעד הראשון בו נקטה החברה היה השקת מערכת ההפעלה MAC OS 8, מערכת הפעלה חדשה למחשבי מקינטוש. צעד נוסף היה השקת מחשבי הiMac וה־PowerMac G3 לשוק הביתי והמקצועי. ה־iMac היה המחשב הראשון שעשה שימוש בכיסוי שקוף במבנה ארגונומי. מיליוני iMacs נמכרו. מאוחר יותר השיקה חברת אפל את Mac OS X, iLife ואת ה־iBook.
בשנת 1999 הושקו לוחות אם ראשונים שתמכו בסוג חדש של RAM שכונה RDRAM. היה זה סוג של RAM דינמי סינכרוני. ה־RDRAM היה יקר פי 2 עד 3 לעומת מחירו של ה־SDRAM שהיה מקובל עד אותה תקופה בשל שילוב של עלויות יצור גבוהות ותמלוגי רישוי גבוהים. השימוש ב־RDRAM נדיר מאוד כיום.
לקראת סוף שנות ה־90 של המאה ה־20, הרבה מחשבים אישיים חדשים החלו להכיל התקן USB לשם קישור plug and play להתקנים כגון מצלמות דיגיטליות, מצלמות וידאו, מחשבי כף יד, מדפסות, סורקים והתקנים אחרים. נגני DVD גם כן צברו פופולריות החל מסוף שנות ה־90.
בשנת 2002, חברת HP קנתה את חברת Compaq. חברת Compaq עצמה קנתה את חברת Tandem Computers בשנת 1997 ואת חברת DEC בשנת 1998. כך הפכה HP שחקן ראשי בייצור מחשבים שולחניים ונישאים וכן שרתים לשווקים מגוונים.
בשנת 2003, חברת AMD השיקה מיקרו־מעבדים מבוססי 64 סיביות למחשבים שולחניים. שמות המעבדים היו Opteron ו־Athlon 64. בנוסף בשנת 2003, IBM השיקה את הPowerPC 970 מבוסס ה־64 סיביות עבור מערכות ספינת הדגל של אפל שכונו PowerMac G5. חברת אינטל, בתגובה להצלחת AMD עם מעבדיה מבוססי ה־64 סיביות, הוציאה גרסאות מעודכנות של מעבדי ה־Pentium 4 וה־Xeon.
בשנת 2004, הכריזה IBM על מכירה אפשרית של עסקי ה־PC שבבעלותה ליצרן המחשבים הסיני לנובו, אשר נמצאת בבעלות חלקית של ממשלת סין. סכום העסקה נאמד ב־650 מיליון דולרים אמריקאיים וב־600 מיליון דולרים אמריקאיים במחיר מניות. העסקה אושרה בארצות הברית במרץ 2005 והושלמה במאי 2005. כתוצאה מהרכישה לנובו ירשה את פס היצור של ה־ThinkPad, סדרה של מחשבים נישאים שהיו ממוצריהם המצליחים ביותר של IBM.
בתחילת שנות ה־2000, החל תקן ה־WiFi לצבור קהל אוהדים בקרב צרכנים אשר בנו בביתם רשתות אלחוטיות פרטיות. רבים מהמחשבים הנישאים הקיימים כיום וכן מספר רב של מחשבים שולחניים נמכרים עם כרטיס רשת אלחוטי מובנה ואנטנות. בנוסף בראשית שנות ה־2000, צברו מסכי LCD פופולריות במקביל למגמת ההאטה ביצור מסכי ה־CRT. מסכי LCD בדרך כלל מציגים תמונה חדה ובהירה יותר והם נחשבים חסכוניים יותר ממסכי CRT.

שרתים ורשתות מבוססי מיקרו־מעבדים

ההמצאה בשנות ה־70 המאוחרות של המאה ה־20 של האתרנט שהיה LAN (רשת מקומית), אפשרה למחשבי PC לתקשר זה עם זה (קצה לקצה) וכן עם מדפסות.
מהפכת המיקרו-מחשבים המשיכה וגרסאות גמישות יותר של הטכנולוגיה יושמו בשרתים מבוססי מיקרו־מעבד שהיו בעלי חיבוריות לרשת LAN. הדבר לווה בפיתוח של מערכות הפעלה בגרסת שרת שיועדו לארכיטקטורה של אינטל. בהם היו Unix ו"חלונות" של מיקרוסופט.
בסביבות שנות ה־2000, כאשר הופיעו חוות שרתים המכילות אלפי שרתים, המיני-מחשב נעלם כמעט לחלוטין ומחשבים מרכזיים יועדו ליישומים מסוימים.

טלפונים חכמים

התפתחות בתחום החומרה והמזעור הובילו ליישומים של מערכת על שבב. התפתחויות אלו הביאו את היכולת הטכנולוגית ליצור טלפונים חכמים ומחשבי לוח ובייצור המוני. למכשירים אלו יכולת תקשורת ומחשוב, כמו גם ניידות, המאפשרת להם להוות חלופה למחשבים השולחניים ולמסופי־קצה של מחשבים מרכזיים.