संगणन हार्डवेयर का इतिहास
संगणन हार्डवेयर का इतिहास कंप्यूटर हार्डवेयर को तेज, किफायती और अधिक डेटा भंडारण में सक्षम बनाने के लिए चल रहे प्रयासों का एक रिकॉर्ड है।
संगणन हार्डवेयर का विकास उन मशीनों से हुआ है जिसमें हर गणितीय ऑपरेशन के निष्पादन के लिए, पंच्ड कार्ड मशीनों के लिए और उसके बाद स्टोर्ड प्रोग्राम कम्प्यूटरों के लिए अलग मैनुअल कार्रवाई की आवश्यकता होती है। स्टोर्ड प्रोग्राम कंप्यूटरों के इतिहास का संबंध कंप्यूटर आर्किटेक्चर यानी इनपुट और आउटपुट को निष्पादित करने, डेटा संग्रह के लिए और एक एकीकृत यंत्रावली के रूप में यूनिट की व्यवस्था से होता है (दाएं ब्लॉक आरेख को देखें). दूसरे, यह इलेक्ट्रॉनिक घटकों और यांत्रिक उपकरणों का एक इतिहास है जो तीन इकाइयों से मिलकर बना है। अंत में हम आज के समाज के कई पहलुओं में 21वीं सदी के सुपर कंप्यूटरों, नेटवर्कों, व्यक्तिगत उपकरणों और एकीकृत कंप्यूटरों/संचारकों के सतत एकीकरण का वर्णन करते हैं। गति और स्मृति क्षमता में वृद्धि और शक्ति की गणना के संबंध में लागत एवं आकार में कमी इतिहास की प्रमुख विशेषताएं हैं।
इस आलेख में संगणन हार्डवेयर के इतिहास की प्रमुख घटनाओं को शामिल किया गया है और यह उन्हें संदर्भ में रखने का प्रयास करता है। एक विस्तृत घटनाक्रम के लिए संगणन टाइमलाइन आलेख को देखें. संगणन का इतिहास आलेख में कागज और कलम से संबंधित विधियों (तालिकाओं की मदद से या इसके बिना ही) के बारे में बताया गया है। चूंकि सभी कंप्यूटर डिजिटल स्टोरेज पर निर्भर करते हैं और आकार एवं मेमरी की गति द्वारा सीमित होते हैं, कंप्यूटर डेटा स्टोरेज का इतिहास कंप्यूटरों के विकास के साथ जुड़ा हुआ है।
सामान्य-प्रयोजन कंप्यूटर के विकास से पहले ज्यादातर गणनाएं लोगों द्वारा की जाती थीं। गणना में लोगों की मदद करने वाले उपकरणों को उस समय मालिकाना नामों द्वारा "गणना मशीन" कहा जाता था या यहाँ तक कि जैसा उन्हें अब कहा जाता है यानी कैलकुलेटर. ये वही लोग थे जिन्होंने उन मशीनों का उपयोग किया था जो उस समय कंप्यूटर कहलाते थे; ऐसे विशाल कमरों की तस्वीरें मौजूद हैं जो कंप्यूटर रखने वाले मेजों से भरे होते थे जिन पर (अक्सर युवतियां) अपने मशीनों से संयुक्त रूप से परिकलन के काम को अंजाम देते थे, उदाहरण के लिए, विमान के डिजाइन के लिए एयरोडायनामिक प्रकार की आवश्यकता होती थी।
कैलकुलेटर का विकास निरंतर होता रहा है लेकिन कंप्यूटर में सशर्त प्रतिक्रिया और अधिकतम स्मृति के महत्वपूर्ण तत्व को जोड़ा गया है जो संख्यात्मक परिकलन के स्वचालन और सामान्यतः संकेतों में फेरबदल के कई कार्यों के स्वचालन, दोनों की अनुमति देते हैं। 1940 के दशक के बाद से कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में हर दशक में बहुत अधिक बदलाव आया है।
संगणन हार्डवेयर सिर्फ परिकलन के अतिरिक्त प्रक्रिया स्वचालन, इलेक्ट्रॉनिक संचार, उपकरण नियंत्रण, मनोरंजन, शिक्षा आदि जैसे अन्य उपयोगों के लिए एक मंच बन गया है। बदले में प्रत्येक क्षेत्र ने हार्डवेयर पर अपनी स्वयं की आवश्यकताओं को लागू किया है जो उन आवश्यकताओं की प्रतिक्रिया में विकसित हुए हैं जैसे कि एक कहीं अधिक सहज और स्वाभाविक उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस तैयार करने के लिए टच स्क्रीन की भूमिका.
लिखित अंकों के अलावा परिकलन में पहली मदद पूरी तरह से यांत्रिक उपकरणों के रूप हुई में थी जिसके लिए संचालक को एक प्रारंभिक गणितीय कार्य के प्रारंभिक मानों को निर्धारित करने और उसके बाद एक नतीजा प्राप्त करने के लिए मैनुअल फेरबदल के जरिये उपकरण के कुशलतापूर्वक प्रयोग की आवश्यकता होती थी। एक परिष्कृत (और अपेक्षाकृत ताजा) उदाहरण स्लाइड रूल (परिकलन पट्टिका) का है जिसमें संख्याओं का प्रतिनिधित्व एक लघुगणक पैमाने पर लंबाइयों के रूप में किया जाता है और परिकलन को एक कर्सर की सेटिंग कर तथा स्लाइडिंग पैमानों का संरेखन कर निष्पादित किया जाता है, इस प्रकार उन लंबाइयों को जोड़ा जाता है। संख्याओं का प्रतिनिधित्व एक सतत "रेखीय" स्वरूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक वोल्टेज या किसी अन्य भौतिक गुण को संख्या के अनुपात में निर्धारित किया जाना था। एनालॉग कंप्यूटर जैसा कि द्वितीय विश्व युद्ध से पहले वन्नेवर बुश द्वारा डिजाइन किया गया था, इसी प्रकार का था। या, संख्याओं को अंकों के रूप में निरूपित किया जा सकता है जिसे एक यांत्रिक प्रक्रिया द्वारा स्वतः फेरबदल कर लिया जाता है। हालांकि इस पिछले दृष्टिकोण के लिए कई मामलों में कहीं अधिक जटिल प्रक्रिया की आवश्यकता होती थी, इसे परिणाम की अधिक से अधिक परिशुद्धता के लिए बनाया गया था।
एनालॉग और डिजिटल दोनों यांत्रिक तकनीकों को निरंतर विकसित किया जा रहा है जिनसे कई व्यावहारिक संगणन मशीनों का निर्माण हो रहा है। विद्युत तरीकों ने सबसे पहले यांत्रिक परिकलन उपकरणों के लिए उद्देश्य की शक्ति प्रदान कर और बाद में सीधे तौर पर संख्याओं के प्रतिनिधित्व के लिए एक माध्यम के रूप में परिकलन मशीनों की गति और शुद्धता में तेजी से सुधार किया है। संख्याओं का निरूपण वोल्टेजों या धाराओं के जरिये और युक्तिपूर्ण फेरबदल लीनियर इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायरों द्वारा किया जा सकता है। या, संख्याओं को असतत द्विपदीय या दशमलव अंकों के रूप में निरूपित किया जा सकता है और विद्युतीय रूप से नियंत्रित स्विच और संयोजन सर्किट गणितीय गतिविधियों को निष्पादित कर सकते हैं।
इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायरों के आविष्कार ने परिकलन मशीनों को उनके यांत्रिक या विद्युत-यांत्रिकीय पूर्ववर्तियों की तुलना में बहुत तेज बना दिया दिया है। वैक्यूम ट्यूब (थर्मियोनिक वाल्व) एम्पलीफायरों ने एक एकल सुव्यवस्थित रूप से निर्मित एक नाखून के आकार के अर्ध-चालकों पर लाखों बिजली के स्विचों (विशेष रूप से ट्रांजिस्टरों) का प्रयोग कर पहले सॉलिड स्टेट ट्रांजिस्टरों को और उसके बाद तेजी से एकीकृत परिपथों (इंटिग्रेटेड सर्किट) को मौक़ा दिया जिसमें निरंतर सुधार हो रहा है। संख्याओं की निरंकुशता को परास्त कर एकीकृत परिपथों (इंटिग्रेटेड सर्किट) ने उच्च-गति और कम-लागत वाले डिजिटल कंप्यूटरों को एक व्यापक स्तर की वस्तु बना दिया है।
उपकरणों का इस्तेमाल अभिकलन में सहयोग के लिए हजारों सालों से किया जा रहा है, जिनमें से ज्यादातर का उपयोग हमारी उंगलियों के एक-एक कर संपर्क के साथ किया जाता है। गणना का सबसे प्रारंभिक उपकरण संभवतः एक टैली स्टिक (मिलान छड़ी) के स्वरूप में था। बाद में संपूर्ण फर्टाइल क्रिसेंट के दौरान रिकॉर्ड कीपिंग के सहयोग में कैलकुली (मिट्टी के गोले, कोण आदि) शामिल था जो सामग्रियों, संभवतः कनस्तरों में सीलबंद, पशुओं और अनाजों की गणना को निरूपित करता था। छड़ों की गिनती इसका एक उदाहरण है।
एबेकस (गिनतारा) का इस्तेमाल पहले गणितीय समस्याओं के लिए किया जाता था। जिसे अब हम रोमन एबेकस कहते हैं, उसका इस्तेमाल सबसे पहले 2400 ईसा पूर्व में बेबिलोनिया में किया गया था। तब से, बोर्डों या तालिकाओं की गणना के कई अन्य स्वरूपों का आविष्कार किया गया है। एक मध्यकालीन यूरोपीय गणना घर में पैसों के योग की गणना में एक सहायक के रूप में एक चेकर कपड़ा मेज पर रखा जाता था और मार्करों को उस पर चारों ओर कुछ निर्धारित नियमों के अनुसार चलाया जाता था। प्राचीन और मध्ययुगीन कालों में खगोलीय गणनाओं के निष्पादन के लिए कई एनालॉग कंप्यूटरों का निर्माण किया गया था। इनमें शामिल हैं प्राचीन ग्रीस की एंटिकिथेरा प्रक्रिया और एस्ट्रॉलैब (सी. 150-100 बीसी), जिन्हें आम तौर पर सबसे प्रारंभिक ज्ञात यांत्रिक एनालॉग कंप्यूटर माना जाता है। एक या अन्य प्रकार की गणनाओं के निष्पादन के लिए इस्तेमाल किये जाने वाले यांत्रिक उपकरणों के अन्य प्रारंभिक संस्करणों में शामिल हैं प्लेनिस्फेयर और अबू रेहान अल बिरूनी (Abū Rayhān al-Bīrūnī) (सी. एडी 1000) द्वारा आविष्कृत अन्य यांत्रिक संगणन उपकरण; अबू इसहाक इब्राहिम अल ज़र्काली (Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī) (सी. एडी 1015) द्वारा आविष्कृत इक्वेटोरियम और यूनिवर्सल लैटिट्यूड-इंडिपेंडेंट एस्ट्रोलेबल; अन्य मध्ययुगीन मुस्लिम खगोलविदों और इंजीनियरों के खगोलीय एनालॉग कंप्यूटर; और सोंग राजवंश के दौरान सू सोंग (सी. एडी 1090) का खगोलीय क्लॉक टावर.
अल जजारी द्वारा 1206 में आविष्कृत एक खगोलीय घड़ी को सबसे पहला प्रोग्राम योग्य एनालॉग कंप्यूटर माना जाता है। यह राशि चक्र, सूर्य और चंद्रमा की कक्षाओं को दर्शाती थी, इसमें एक अर्द्ध-चंद्राकार सूचक एक संपूर्ण प्रवेश द्वारा से होकर गुजरती थी जिसके कारण हर घंटे पर स्वचालित द्वार खुल जाते थे और पांच रोबोटिक संगीतकार जो एक पानी के पहिये (वाटर व्हील) से जुड़े कैमशाफ्ट द्वारा संचालित लीवरों द्वारा मारे जाने पर संगीत बजा दिया करते थे। दिन और रात की लंबाई को वर्ष भर में दिन और रात की बदलती लंबाइयों के लिए उपयुक्त बनाने के क्रम में हर दिन फिर से प्रोग्राम किया जा सकता है। स्कॉटलैंड के गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी जॉन नेपियर ने यह उल्लेख किया था कि संख्याओं का गुणन और विभाजन उन संख्याओं के लघुगणकों को क्रमशः जोड़कर और घटाकर किया जा सकता है। पहली लघुगणक तालिकाओं को तैयार करते हुए नेपियर को कई बार गुणन का प्रयोग करने की आवश्यकता पड़ती थी और यही वह समय था जब उन्होंने नेपियर्स बोन को डिजाइन किया था जो गुणन और विभाजन के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला एक एबैकस-जैसा उपकरण था। चूंकि वास्तविक संख्याओं को एक लाइन पर दूरियों और अंतरालों के रूप में निरूपित किया जा सकता है, गुणन और विभाजन के कार्यों को पहले की अपेक्षा काफी तेजी से पूरा करने में मदद के लिए 1620 के दशक में स्लाइड रूल आविष्कार किया गया था। स्लाइड रूल्स का प्रयोग इंजीनियरों और अन्य गणितीय रूप से संलग्न पेशेवर कर्मचारियों की पीढ़ियों द्वारा पॉकेट कैलकुलेटर का आविष्कार होने तक किया जाता था। एक जर्मन पोलीमैथ, विल्हेम शिकार्ड ने 1623 में एक गणना घड़ी का डिजाइन तैयार किया था, दुर्भाग्य से 1624 में इसके निर्माण के दौरान एक अग्निकांड ने इसे नष्ट कर दिया और शिकार्ड ने इस प्रोजेक्ट को छोड़ दिया. 1957 में इसके दो रेखाचित्रों (नमूनों) की खोज की गयी थी; लेकिन तब तक इतनी देर हो चुकी थी कि इससे यांत्रिक कैलकुलेटरों के विकास पर कोई प्रभाव नहीं पड़ सकता था।
1642 में एक किशोर होने के बावजूद ब्लेज पास्कल ने अभिकलन मशीनों पर कुछ पथप्रदर्शक कार्य करना शुरू किया और तीन सालों के प्रयास एवं 50 प्रोटोटाइपों के बाद उन्होंने यांत्रिक कैलकुलेटर का आविष्कार किया। उन्होंने अगले दस सालों में इस तरह के दस मशीनों (जिन्हें पास्कलाइन कहा गया) का निर्माण किया था।
गॉटफ्रेड विल्हेम वॉन लाइबनिज ने 1672 के आसपास सीधे गुणन और विभाजन को पास्कलाइन में जोड़ते हुए स्टेप्ड रेकनर और अपने प्रसिद्ध सिलेंडरों का आविष्कार किया था। लाइबनिज ने एक बार कहा था "बुद्धिमान आदमी का गुलामों की तरह गणना में मेहनत कर घंटों बर्बाद करना फिजूल है जिसे मशीनों का उपयोग किये जाने की स्थिति में सुरक्षित रूप से किसी अन्य व्यक्ति को हस्तांतरित किया जा सकता है।
1820 के आसपास चार्ल्स जेवियर्स थॉमस ने पहला सफल, बड़े पैमाने पर उत्पादित यांत्रिक कैलकुलेटर, थॉमस अरिथमोमीटर तैयार किया था, जो जोड़, घटा, गुणा और भाग कर सकता था। यह मुख्य रूप से लाइबनिज के कार्य पर आधारित था। बेस-टेन एडियेटर की तरह, यांत्रिक कैलकुलेटर, कॉम्प्टोमीटर, मोनरो, कर्टा और एडो-एक्स 1970 के दशक तक प्रयोग में रहे थे। लाइबनिज ने भी दोहरी अंक प्रणाली का भी वर्णन किया जो सभी आधुनिक कंप्यूटरों का एक केंद्रीय घटक है। हालांकि 1940 के दशक तक कई परवर्ती डिजाइन (1822 के चार्ल्स बैबेज के मशीनों और यहाँ तक कि 1945 के एनियक (ईएनआईएसी) सहित) दशमलव प्रणाली पर आधारित थे; एनियक (ईएनआईएसी) के रिंग काउंटरों ने एक यांत्रिक संयोजन मशीन के डिजिट व्हील्स के संचालन की तरह काम किया था।
जापान में रयोची याजू (Ryōichi Yazu) ने 1903 में याजू अरिथमोमीटर नामक एक यांत्रिक कैलकुलेटर को पेटेंट किया था। इसमें एक एकल सिलेंडर और 22 गियर शामिल थे और इसमें मिश्रित बेस-2 एवं बेस-5 संख्या प्रणाली का प्रयोग किया गया था जिसके बारे में सोरोबन (जापानी एबैकस) के उपयोगकर्ताओं को जानकारी थी। आगे बढ़ाना (कैरी) और गणना का अंत स्वचालित रूप से निर्धारित किये जाते थे।  इसकी 200 से अधिक इकाइयां युद्ध मंत्रालय और कृषि प्रयोग स्टेशन जैसी सरकारी एजेंसियों बेची गयी थीं।
1801 में जोसेफ-मेरी जैकर्ड ने एक ऐसा करघा विकसित किया था जिसमें बुना गया पैटर्न पंच्ड कार्डों द्वारा नियंत्रित था। कार्डों की श्रृंखलाओं को करघे की यांत्रिक डिजाइन में परिवर्तन किये बिना बदला जा सकता था। प्रोग्राम की क्षमता में यह एक ऐतिहासिक उपलब्धि थी।
1833 में चार्ल्स बैबेज अपने अंतर इंजन (नौवहन गणना के लिए) को विकसित करने को छोड़कर एक सामान्य प्रयोजन का डिजाइन, विश्लेषणात्मक इंजन तैयार करने में जुट गए जिसने इसके प्रोग्राम स्टोरेज के लिए जैकर्ड के पंच्ड कार्डों पर सीधे ध्यान आकर्षित किया। 1835 में बैबेज ने अपने विश्लेषणात्मक इंजन का वर्णन किया। यह एक सामान्य प्रयोजन का प्रोग्राम योग्य कंप्यूटर था जिसमें इनपुट के लिए पंच कार्ड का और बिजली के लिए एक भाप के इंजन का प्रयोग हुआ था और संख्याओं के निरूपण के लिए गियरों और शाफ्टों की स्थिति का इस्तेमाल किया गया था। उनका प्रारंभिक विचार पंच कार्डों का प्रयोग एक ऐसे मशीन को नियंत्रित करना था जो लघुगणक तालिकाओं का अभिकलन और मुद्रण बहुत अधिक परिशुद्धता के साथ कर सकता था (एक विशेष प्रयोजन का मशीन). बैबेज का विचार शीघ्र ही एक सामान्य प्रयोजन के प्रोग्राम योग्य कंप्यूटर के रूप में विकसित हुआ। हालांकि उनका डिजाइन अच्छा था और योजनाएं संभवतः सही थीं या कम से कम डीबग करने योग्य थी, इस प्रोजेक्ट को इसके पुर्जों का निर्माण करने वाले प्रमुख मशीन संचालक के साथ विवादों सहित विभिन्न समस्याओं के कारण धीमा कर दिया गया था। बैबेज एक ऐसे व्यक्ति थे जिनके साथ काम करना मुश्किल था और वे हर किसी के साथ बहस करते थे। उनके मशीन के सभी पुर्जों को हाथ से बनाया जाना था। प्रत्येक चीज में छोटी-छोटी त्रुटियां कभी-कभी कुल मिलाकर बड़ी विसंगतियों की वजह बन जाती थी। हजारों पुर्जों वाले एक मशीन में, जहां इन पुर्जों के लिए समय पर एक सामान्य सहनशीलता की आवश्यकता की तुलना में काफी बेहतर होने की जरूरत थी, यह एक बड़ी समस्या थी। यह प्रोजेक्ट इसके पुर्जों का निर्माण करने वाले कारीगरों के साथ विवादों के कारण भंग हो गया और ब्रिटिश सरकार द्वारा वित्तपोषण बंद करने के फैसले के साथ समाप्त हो गया। लॉर्ड बायरन की बेटी, एडा लोवेलास ने फेडरिको लुइजी, कोन्टे मेनाब्रिया द्वारा रचित ""स्केच ऑफ द एनालिटिकल इंजिन" " का अनुवाद किया था और इसमें टिप्पणियों को शामिल किया था। ऐसा लगता है कि यह प्रोग्रामिंग की सबसे पहली प्रकाशित व्याख्या है। पहले के एक अधिक सीमित डिजाइन, अंतर इंजन द्वितीय का एक पुनर्निर्माण लंदन साइंस म्यूजियम में 1991 से कार्यशील रहा है। कुछ मामूली परिवर्तनों के साथ यह बिलकुल उसी तरह काम करता है जैसा कि बैबेज ने इसे डिजाइन किया था और यह दर्शाता है कि बैबेज के डिजाइन के विचार सही थे, जो उनके समय से बस कुछ अधिक ही आगे थे। संग्रहालय ने आवश्यक पुर्जों के पुनर्निर्माण के लिए कंप्यूटर नियंत्रित मशीन उपकरणों का इस्तेमाल किया था जिसमें उन सहनशीलताओं का प्रयोग किया गया था जैसा कि उस अवधि का एक अच्छा मशीन संचालक प्राप्त करने में सक्षम हो सकता था। विश्लेषणात्मक इंजन को पूरा करने में बैबेज की विफलता के लिए मुख्यत: ना केवल राजनीति और वित्तपोषण को बल्कि एक अधिक से अधिक परिष्कृत कंप्यूटर विकसित करने की उनकी इच्छा और किसी भी अन्य व्यक्ति के द्वारा अनुसरण किये जाने की अपेक्षा कहीं अधिक तेजी से आगे बढ़ने को भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।
बैबेज का अनुसरण करने वाले व्यक्ति आयरलैंड, डब्लिन के एक लेखाकार, पर्सी लजेट थे जो हालांकि उनके पहले के कार्य से अनजान थे। उन्होंने स्वतंत्र रूप से एक प्रोग्राम योग्य यांत्रिक कंप्यूटर डिजाइन किया जिसका वर्णन उन्होंने 1909 में प्रकाशित एक रचना में किया था।
1880 के दशक के उत्तरार्ध में अमेरिकी हरमन होलेरिथ ने एक ऐसे माध्यम में डेटा संग्रहण का आविष्कार किया जिसे उस समय एक मशीन द्वारा पढ़ा जा सकता था। मशीन द्वारा पढ़े जाने योग्य मीडिया का इससे पहले इस्तेमाल नियंत्रण (ऑटोमेटन जैसे कि पियानो रोल या करघे) के लिए किया गया था, डेटा के लिए नहीं. "कागज़ के टेप के साथ कुछ प्रारंभिक परीक्षण के बाद उन्होंने आखिरकार पंच्ड कार्ड को चुना..." होलेरिथ ने यह देखने के बाद पंच कार्डों का इस्तेमाल किया कि किस प्रकार रेलमार्ग के कंडक्टर प्रत्येक यात्री की व्यक्तिगत पहचान का कूटलेखन उनके टिकटों पर पंच करके किया करते थे। इन पंच कार्डों के प्रक्रमण के लिए उन्होंने टेबुलेटर और कुंजी पंच मशीनों का आविष्कार किया। ये तीन आविष्कार आधुनिक सूचना प्रक्रमण उद्योग की नींव थे। उनके मशीनों ने यांत्रिक काउंटरों को बढ़ाने के लिए यांत्रिक रिले (और सोलेनोइड) का इस्तेमाल किया था। होलेरिथ की विधि का इस्तेमाल 1890 की संयुक्त राज्य अमेरिका की जनगणना में किया गया था और पूरा किये गए परिणाम "...निर्धारित कार्यक्रम से कई महीनों पहले समाप्त और बजट के काफी नीचे" थे। वास्तव में यह पूर्व की जनगणना के लिए आवश्यक समय की तुलना में कई वर्षों की तेजी से हुआ था। होलेरिथ की कंपनी अंततः आईबीएम का कोर बन गई। आईबीएम ने व्यावसायिक डेटा-प्रोसेसिंग के लिए एक शक्तिशाली उपकरण में पंच कार्ड तकनीक को विकसित किया और यूनिट रिकॉर्ड उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला का निर्माण किया। 1950 तक आईबीएम कार्ड उद्योग और सरकार में सर्वव्यापी बन गया था। ज्यादातर कार्डों में मुद्रित चेतावनी दस्तावेजों (उदाहरण के लिए, चेक) के रूप में प्रसार के इरादे से दी गयी थी, "कृपया इन्हें मोड़ने, गोल करने या विकृत करने का प्रयास ना करें" जो द्वितीय विश्व युद्ध के बाद के काल के लिए एक आम मुहावरा बन गया। 1940 में पंच्ड कार्ड की विधियों पर लेस्ली कॉमरी के आलेखों और डब्ल्यू.जे. एकर्ट के "पंच्ड कार्ड मेथड्स इन साइंटिफिक कम्प्युटेशन" के प्रकाशन में पंच्ड कार्ड तकनीकों को कुछ विशेषक समीकरणों को हल करने के लिए या फ्लोटिंग प्वाइंट निरूपण का इस्तेमाल कर गुणन और विभाजन के कार्यों को निष्पादित करने के लिए काफी उन्नत बताया गया, ये सभी कार्य पंच कार्डों और यूनिट रिकॉर्ड मशीनों पर होने थे। उन्हीं मशीनों का इस्तेमाल द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान क्रिप्टोग्राफ़िक सांख्यिकीय प्रक्रमण के लिए किया गया था। टेबुलेटर के चित्र में (बाएं देखें) पैच पैनल को देखें जिसे टेबुलेटर की दायीं ओर देखा जा सकता है। पैच पैनल के ऊपर टॉगल स्विचों की एक पंक्ति मौजूद है। कोलंबिया विश्वविद्यालय के थॉमस जे. वाटसन एस्ट्रोनोमिकल खगोलीय कम्प्यूटिंग ब्यूरो ने संगणन में अत्याधुनिक तकनीक का प्रतिनिधित्व करते हुए खगोलीय गणनाओं का काम पूरा किया था।
कार्ड पंच युग की कंप्यूटर प्रोग्रामिंग में "कंप्यूटर केन्द्र पर आधारित थी". कंप्यूटर उपयोगकर्ता, उदाहरण के लिए विश्वविद्यालयों में विज्ञान और इंजीनियरिंग के छात्र अपने प्रोग्रामिंग संबंधी कार्यों को पंच कार्डों के एक संग्रह, प्रत्येक प्रोग्राम पंक्ति में एक कार्ड के रूप में अपने स्थानीय कंप्यूटर केंद्र को प्रस्तुत करते थे। उसके बाद उन्हें प्रोग्राम के पढ़े जाने के लिए इंतज़ार करना पड़ता था, उन्हें प्रक्रमण, संकलन और निष्पादन के लिए पंक्ति में खड़े रहना पड़ता था। उचित समय पर जमाकर्ता की पहचान के साथ चिह्नित किसी भी परिणाम के एक प्रिंटआउट को एक आउटपुट ट्रे में रखा जाता था जो आम तौर पर कंप्यूटर केंद्र की लॉबी में होता था। कई मामलों में ये परिणाम केवल त्रुटियों की एक श्रृंखला के रूप में होते थे जिसके लिए एक और संपादन-पंच-संकलन-संचालन चक्र को पूरा करने की आवश्यकता होती थी। पंच्ड कार्डों को अभी भी बनाया और प्रयोग किया जाता है और इनके विशिष्ट आयामों (और 80-कॉलमों की क्षमता) को आज भी दुनिया भर के प्रपत्रों, रिकॉर्डों और प्रोग्रामों के रूप में पहचाना जा सकता है। ये होलेरिथ के समय की अमेरिकी कागज की मुद्रा के आकार के होते हैं, जो विकल्प उन्होंने इसलिए दिया था क्योंकि बिलों को संभालने के लिए उपकरण पहले से उपलब्ध थे।
20वीं सदी तक पहले के यांत्रिक कैलकुलेटर, नकदी रजिस्टर, लेखांकन मशीन और इसी तरह की चीजों को एक परिवर्तनीय स्थिति के निरूपण के रूप में गियर पोजीशन के साथ बिजली के मोटरों का इस्तेमाल करने के लिए फिर से डिजाइन किया गया था। "कंप्यूटर" शब्द उन लोगों को आवंटित किये जाने वाले एक कार्य का नाम था जो इन कैलकुलेटरों का इस्तेमाल गणितीय अभिकलनों के निष्पादन के लिए करते थे। 1920 के दशक तक मौसम की भविष्यवाणी में लेविस फ्राई रिचर्डसन की दिलचस्पी ने उन्हें मौसम का मॉडल तैयार करने के लिए मानव कंप्यूटरों और संख्यात्मक विश्लेषण का प्रस्ताव करने के लिए प्रेरित किया; आज भी नेवियर स्टोक्स समीकरणों का इस्तेमाल कर इसके मौसम को पर्याप्त रूप से मॉडल करने के लिए धरती पर सबसे शक्तिशाली कंप्यूटरों की जरूरत है।
फ्राइडन (Friden), मर्चेंट कैलकुलेटर (Marchant Calculator) और मुनरो (Monroe) जैसी कंपनियों ने 1930 के दशक से डेस्कटॉप यांत्रिक कैलकुलेटरों का निर्माण किया जो जोड़, घटाव, गुणा और भाग का काम कर सकता था। मैनहट्टन प्रोजेक्ट के दौरान भविष्य के नोबेल पुरस्कार विजेता रिचर्ड फेनमैन मानव कंप्यूटरों से भरे कक्ष के पर्यवेक्षक थे, जिनमें से कई महिला गणितज्ञ भी थीं जिन्होंने विशेषक समीकरणों को समझ लिया था जिन्हें युद्ध संबंधी प्रयासों के लिए हल किया जाता था।
1948 में कर्टा को पेश किया गया था। यह एक छोटा, पोर्टेबल, यांत्रिक कैलकुलेटर था जो लगभग एक काली मिर्च की चक्की (पेपर ग्राइंडर) के आकार का था। समय के साथ 1950 और 1960 के दशक के दौरान विभिन्न प्रकार के ब्रांडों के यांत्रिक कैलकुलेटर बाजार में आ गए। पहला संपूर्ण-इलेक्ट्रॉनिक डेस्कटॉप कैलकुलेटर ब्रिटिश अनीता एमके.VII था जिसमें एक निक्सी ट्यूब डिस्प्ले और 177 सबमिनिएचर थायराट्रोन ट्यूबों का इस्तेमाल किया गया था। जून 1963 में फ्राइडन ने चार-कार्यों वाले ईसी-130 को पेश किया। इसमें एक संपूर्ण-ट्रांजिस्टर डिजाइन, सीआरटी पर 13-अंकों की क्षमता थी और कैलकुलेटर बाजार में 2200 डॉलर के मूल्य पर एक रिवर्स पोलिश नोटेशन (आरपीएन) को पहली बार शामिल किया गया था। ईसी-132 मॉडल में वर्गमूल और पारस्परिक कार्यप्रणालियों को जोड़ा गया था। 1965 में वैंग प्रयोगशालाओं ने एक 10-अंकीय ट्रांजिस्टर युक्त डेस्कटॉप कैलकुलेटर, एलओसीआई-2 का निर्माण किया जिसमें एक निक्सी ट्यूब डिस्प्ले का इस्तेमाल किया गया था और यह लघुगणकों की गणना कर सकता था।
बाइनरी वैक्यूम ट्यूब कंप्यूटरों के प्रारंभिक दिनों में उनकी विश्वसनीयता इतनी कम थी कि इसके मर्चेंट डेस्कटॉप कैलकुलेटर के एक यांत्रिक अष्टाधारी संस्करण ("बाइनरी ऑक्टल") की मार्केटिंग का औचित्य सिद्ध नहीं होता था। यह ऐसे कंप्यूटरों की गणना के परिणामों को सत्यापित करने के इरादे से तैयार किया गया था।
द्वितीय विश्व युद्ध से पहले यांत्रिक और इलेक्ट्रिकल एनालॉग कंप्यूटरों को "अत्याधुनिक" माना जाता था और कई लोग यह सोचते थे कि ये संगणन का भविष्य हैं। एनालॉग कंप्यूटर लघु-स्तरीय विशेषताओं--पहियों की स्थिति और गति या इलेक्ट्रॉनिक घटकों के वोल्टेज और करेंट--के गणितों और अन्य भौतिकीय तथ्य के गणितों, उदाहरण के लिए बैलिस्टिक ट्रैजेक्टरीज, जड़ता, प्रतिध्वनि, ऊर्जा स्थानान्तरण, गति और इसी तरह के गुणों के बीच सुदृढ़ समानताओं का लाभ लेते हैं। वे भौतिक तथ्य को विद्युत वोल्टेज और धाराओं के साथ एनालॉग मात्राओं के रूप में मॉडल करते हैं।
केंद्रीय तौर पर ये एनालॉग प्रणालियां अन्य प्रणालियों के विद्युत "एनालॉगों" को तैयार कर काम करती हैं जिससे उपयोगकर्ताओं को विद्युत एनालॉगों को देखकर अपनी रूचि की प्रणालियों के आचरण का पूर्वानुमान करने में मदद मिलती है। इन समानताओं (एनालॉगीज) में सबसे उपयोगी वह तरीका था जिसके जरिये लघु-स्तरीय आचरण को पूर्ण सांख्यिक और विशेषक समीकरणों के साथ निरूपित किया जा सकता था और इस प्रकार उन समीकरणों को हल करने में इस्तेमाल किया जा सकता था। ऐसी मशीन का एक सरल उदाहरण, अनुरूप मात्रा में पानी का उपयोग है जो 1928 में निर्मित वाटर इंटिग्रेटर था; एक विद्युतीय उदाहरण 1941 में निर्मित मैलक मशीन का है। प्लेनिमीटर एक ऐसा उपकरण है जो दूरी को एक अनुरूप मात्रा के रूप में उपयोग करते हुए इंटीग्रल का काम करता है। आधुनिक डिजिटल कंप्यूटरों के विपरीत एनालॉग कंप्यूटर बहुत लचीले नहीं हैं और उन्हें एक समस्या से दूसरी समस्या पर काम करने के लिए ले जाने में मैनुअल तरीके से तारों को फिर से व्यवस्थित करने की जरूरत होती है। एनालॉग कंप्यूटरों को प्रारंभिक डिजिटल कंप्यूटरों पर इस मामले में एक लाभ हासिल था कि उनका उपयोग व्यवहार संबंधी अनुरूपों का इस्तेमाल कर जटिल समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता था जबकि डिजिटल कंप्यूटरों के प्रारंभिक प्रयास काफी हद तक सीमित थे।
सबसे व्यापक रूप से प्रयुक्त कुछ एनालॉग कंप्यूटरों में नोर्डेन बॉम्बसाइट और अग्नि नियंत्रण प्रणाली जैसे हथियारों पर निशाना साधने के उपकरण शामिल थे जैसे कि नौसैनिक जहाज़ों के लिए आर्थर पोलेन की अर्गो प्रणाली. इनमें से कई द्वितीय विश्व युद्ध के बाद दशकों तक प्रयोग में रहे थे; मार्क I फायर कंट्रोल कंप्यूटर को संयुक्त राज्य अमेरिका की नौसेना द्वारा विध्वंसकों से लेकर युद्धपोतों तक विभिन्न प्रकार के जहाज़ों पर तैनात किया गया था। अन्य एनालॉग कंप्यूटर में हीथकिट ईसी-1 और हाइड्रोलिक मोनियक कंप्यूटर शामिल थे जिसने अर्थमितीय प्रवाहों को मॉडल किया था।
यांत्रिक एनालॉग संगणन की कला 1927 की शुरुआत में एमआईटी में एच.एल. हाजेन और वन्नेवर बुश द्वारा निर्मित अंतरीय विश्लेषक के साथ अपने चरम पर पहुंच गयी थी, इनका निर्माण 1876 में जेम्स थॉमसन द्वारा आविष्कृत यांत्रिक इंटिग्रेटरों और एच.डब्ल्यू. नाइमेन द्वारा आविष्कृत टर्क एम्प्लिफायरों के आधार पर किया गया था। इन उपकरणों का अप्रचलन स्पष्ट हो जाने से पहले दर्जनों उपकरणों का निर्माण किया गया था; इनमें से सबसे शक्तिशाली उपकरण पेनसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के मूर स्कूल ऑफ इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में बनाया गया था जहां एनियाक (ईएनआईएसी) का निर्माण हुआ था। एनियाक की तरह डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटरों ने अधिकांश एनालॉग संगणन मशीनों के अंत का संकेत दिया, लेकिन डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा नियंत्रित हाइब्रिड एनालॉग कंप्यूटर 1950 और 1960 के दशकों में और बाद में कुछ विशिष्ट अनुप्रयोगों में काफी हद तक प्रयोग में बने रहे. लेकिन सभी डिजिटल उपकरणों की तरह एक डिजिटल उपकरण की दशमलव संबंधी परिशुद्धता एक एनालॉग उपकरण की तुलना में सीमित है जिसमें सटीकता की एक सीमा है। जिस तरह 20वीं सदी के दौरान इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रगति हुई, शोर के प्रति संकेत के उच्च अनुपात को कायम रखते हुए कम वोल्टेज पर संचालन की इसकी समस्याओं पर तेजी से ध्यान दिया गया, जैसा कि नीचे दिखाया गया है, एक डिजिटल सर्किट के लिए एक विशिष्ट स्वरुप का एनालॉग सर्किट मौजूद है जिसे मानकीकृत सेटिंग्स पर संचालित करने के इरादे से तैयार किया गया था (एक ही वेन में बने रहते हुए, लॉजिक द्वारों को डिजिटल सर्किटों के स्वरूपों में सिद्ध किया जा सकता है). लेकिन जैसे-जैसे डिजिटल कंप्यूटर तेज होते गए और अधिक से अधिक मेमरी का इस्तेमाल करने लगे (उदाहरण के लिए, रैम (आरएएम) या आतंरिक भंडारण) इसने लगभग पूरी तरह से एनालॉग कंप्यूटरों को विस्थापित कर दिया है। कंप्यूटर प्रोग्रामिंग या कोडिंग एक अन्य मानवीय पेशे के रूप में उभरकर सामने आया है।
आधुनिक संगणन के युग की शुरुआत द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान और इससे पहले विकास की एक जल्दबाजी के साथ हुई थी क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक सर्किट संबंधी तत्वों ने यांत्रिक समकक्षों की जगह ले ली थी और एनालॉग गणना की जगह डिजिटल गणना का प्रयोग होने लगा था। मशीनें जैसे कि जेड3, एटानासोफ़-बेरी कंप्यूटर, कोलोसस कंप्यूटर और एनियाक को रिले या वाल्वों (वैक्यूम ट्यूबों) वाले सर्किटों का इस्तेमाल कर हाथों से बनाया गया था और इनमें इनपुट एवं मुख्य (स्थिर) भंडारण माध्यम के रूप में अक्सर पंच्ड कार्डों या पंच्ड पेपर टेप का प्रयोग किया जाता था। "पहले कंप्यूटर" के रूप में इस श्रृंखला में एक एकल बिंदु को परिभाषित करते हुए कई बारीकियों को छोड़ दिया गया है (नीचे दी गयी तालिका "1940 के दशक के कुछ प्रारंभिक डिजिटल कंप्यूटरों की विशेषताओं की परिभाषा" को देखें).
एलन ट्यूरिंग का 1936 का दस्तावेज दो मायनों में संगणन और कंप्यूटर विज्ञान में अत्यधिक प्रभावशाली साबित हुआ है। इसका मुख्य उद्देश्य यह साबित करना था कि भी ऐसी समस्याएं मौजूद थीं (उल्लेखनीय रूप से रुक जाने की समस्या) जिन्हें किसी भी अनुक्रमिक प्रक्रिया द्वारा हल नहीं किया जा सकता था। ऐसा करने में, ट्यूरिंग ने एक सार्वभौमिक कंप्यूटर की परिभाषा प्रस्तुत की जो एक टेप पर संग्रहित प्रोग्राम को कार्यान्वित करता है। इस निर्माण को ट्यूरिंग मशीन कहा गया। ऐसा कहा जाता है कि अपने निर्धारित स्मृति भंडार (फिनिट मेमरी स्टोर) द्वारा लागू की गयी सीमाओं को छोड़कर आधुनिक कंप्यूटर ट्यूरिंग-पूर्ण हैं जिसमें उदाहरण के लिए एक सार्वभौमिक ट्यूरिंग मशीन के समकक्ष लघुगणन की निष्पादन क्षमता मौजूद है। एक संगणन मशीन को एक व्यावहारिक सामान्य प्रयोजन का कंप्यूटर होने के लिए उदाहरण स्वरूप इसमें कुछ आसान पढ़ने-लिखने की प्रणाली, पंच्ड टेप अवश्य होना चाहिए. एलन ट्यूरिंग के सैद्धांतिक 'सार्वभौमिक संगणन मशीन' की जानकारी के साथ जॉन वॉन न्यूमैन ने एक ऐसी संरचना (आर्किटेक्चर) को परिभाषित किया जिसमें प्रोग्रामों और डेटा दोनों के संग्रहण के लिए एक ही मेमरी का इस्तेमाल किया जाता है: वस्तुतः सभी समकालीन कंप्यूटर इस आर्किटेक्चर (या इसके कुछ विविध स्वरूपों) का उपयोग करते हैं। हालांकि एक पूर्ण कंप्यूटर को पूरी तरह यांत्रिक तरीके से (जैसा कि बैबेज के डिजाइन ने दिखाया था) प्रयोग किया जाना सैद्धांतिक रूप से संभव है, इलेक्ट्रॉनिक्स ने गति और बाद में लघु रूपांतरण को संभव बना दिया जो आधुनिक कंप्यूटरों की विशेषताएं हैं।
द्वितीय विश्व युद्ध काल में कंप्यूटर के विकास की तीन समानांतर धाराएं थीं; पहली धारा को काफी हद तक नजरअंदाज कर दिया गया था और दूसरी धारा को जान-बूझकर गोपनीय रखा गया था। पहला कोनराड झूस का जर्मन कार्य था। दूसरा ब्रिटेन में कोलोसस कंप्यूटर का रहस्यमाय विकास था। इनमें से किसी का भी संयुक्त राज्य अमेरिका में विभिन्न संगणन परियोजनाओं पर अधिक प्रभाव नहीं पड़ा था। कंप्यूटर के विकास की तीसरी धारा, एकर्ट और मौचली के एनियाक (ईएनआईएसी) और एडवैक (ईडीवीएसी) को बड़े पैमाने पर प्रचारित किया गया था।
जॉर्ज स्टिबिट्ज़ को आधुनिक डिजिटल कंप्यूटर के एक जनक के रूप में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता दी जाती है। नवंबर 1937 में बेल लैब्स में काम करते हुए स्टिकबिट्ज़ ने एक रिले-आधारित कैलकुलेटर का आविष्कार और निर्माण किया था जिसे उन्होंने "मॉडल के" ("किचन टेबल" के लिए, जिस पर उन्होंने इसे बनाया था) का नाम दिया था जो पहली बार बाइनरी स्वरूप के उपयोग से गणना के लिए इस्तेमाल किया गया था।
जर्मनी में अलग से कार्य करते हुए कोनराड झूस ने 1936 में मेमरी और (प्रारंभ में सीमित) प्रोग्रामिंग की योग्यता संबंधी विशेषता के साथ जेड-श्रृंखला के अपने पहले कैलकुलेटरों के निर्माण का काम शुरू किया था। झूस का विशुद्ध रूप से यांत्रिक, लेकिन पहले से ही बाइनरी जेड1 का काम 1938 में समाप्त हो गया, उन्होंने पुर्जों की शुद्धता की समस्याओं के कारण कभी विश्वसनीय ढंग से काम नहीं किया था।
झूस की बाद की मशीन, जेड3 1941 में समाप्त हो गयी था। यह टेलीफोन रिले पर आधारित थी और इसका काम संतोषजनक ढंग से किया गया था। इस तरह जेड3 पहला कार्यशील प्रोग्राम-नियंत्रित, सभी-प्रयोजनों वाला डिजिटल कंप्यूटर बन गया। कई मायनों में यह आधुनिक मशीनों के काफी समान था जिसमें फ्लोटिंग प्वाइंट संख्याओं जैसी कई उन्नत विशेषताओं को प्रमुखता दी गयी थी। अपेक्षाकृत सरल बाइनरी प्रणाली द्वारा प्रयोग में कठिन दशमलव प्रणाली (चार्ल्स बैबेज की पहले की डिजाइन में उपयोग की गयी) के प्रतिस्थापन का मतलब यह था कि झूस के मशीन बनाने में कही आसान और संभावित रूप से अधिक विश्वसनीय थे, बशर्ते कि उस समय इस तरह की तकनीकें उपलब्ध थीं।
प्रोग्रामों को पंच्ड फिल्मों पर जेड3 में डाला गया था। सशर्त विषयांतर की सुविधा मौजूद नहीं थी लेकिन 1990 के दशक से इसे सैद्धांतिक रूप से साबित कर दिया गया है कि जेड3 अभी भी एक सार्वभौमिक कंप्यूटर (हमेशा की तरह, प्रत्यक्ष संग्रहण सीमाओं की अनदेखी करते हुए) था। 1936 के दो पेटेंट एप्लिकेशनों में कोनराड झूस ने यह अनुमान लगाया कि मशीन के निर्देशों को उसी भंडारण में संग्रहित किया जा सकता था जिसमें डेटा को संग्रहित किया जाता है--जिसकी प्रमुख जानकारी को वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर के रूप में जाना गया, जिसका प्रयोग पहली बार 1948 के ब्रिटिश एसएसईएम में किया गया था। झूस ने 1945 में (1948 में प्रकाशित) पहली उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग की भाषा के डिजाइन का भी दावा किया था जिसे उन्होंने प्लैंकलकुल का नाम दिया था, हालांकि इसका प्रयोग पहली बार वर्ष 2000 में--झूस की मृत्यु के पांच वर्ष बाद बर्लिन के स्वतंत्र विश्वविद्यालय में राउल रोजस के आसपास एक टीम द्वारा किया गया था।
झूस को द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान बाधाओं का सामना करना पड़ा था जब मित्र देशों के बमबारी अभियानों के क्रम में उनके कुछ मशीनों को नष्ट कर दिया गया था। जाहिर तौर पर उनके कार्य ब्रिटेन और अमेरिका के इंजीनियरों के लिए काफी समय बाद तक भी अज्ञात बने रहे हालांकि कम से कम आईबीएम को इसकी जानकारी थी क्योंकि इसने झूस के पेटेंट के एक विकल्प के बदले में उनकी युद्धोपरांत 1946 में शुरू होने वाली कंपनी को वित्तपोषित किया था।
द्वितीय विश्व युद्घ के दौरान ब्लेचली पार्क (लंदन से 40 मील दूर उत्तर दिशा में) में ब्रिटिश सेना ने जर्मन सेना के कई कूटबद्ध संवादों को तोड़ने में सफलता हासिल की थी। जर्मन एन्क्रिप्शन मशीन, एनिग्मा पर "बॉम्बेस" नामक विद्युत यांत्रिक-मशीनों की मदद से हमला किया गया था। मैरिएन राजोस्की (1938) के पोलिश क्रिप्टोग्राफ़िक "बोम्बा" के बाद एलन ट्यूरिंग और गॉर्डन वेल्चमैन द्वारा डिजाइन किया गया बॉम्बे 1941 में उत्पादक प्रयोग में सामने आया। उन्होंने विद्युतीय रूप से कार्यान्वित तार्किक कटौती की श्रृंखलाओं का प्रदर्शन कर संभावित एनिग्मा सेटिंग्स को खारिज कर दिया था। अधिकांश संभावनाएं एक विरोधाभास का बनी थीं और बाकी बचे कुछ कार परीक्षण हाथ से किया जा सकता था।
जर्मन लोगों ने टेलीप्रिंटर एन्क्रिप्शन प्रणालियों की एक श्रृंखला भी विकसित की थी जो एनिग्मा से काफी अलग थी। लोरेन्ज एसजेड 40/42 मशीन का इस्तेमाल पहली बार उच्च-स्तरीय सैन्य संवादों के लिए किया गया था जिसे अंग्रेजों द्वारा "टन्नी" का नाम दिया गया था। लोरेन्ज के संदेशों का पहला अवरोध 1941 में शुरू हुआ। टन्नी पर हमले के एक भाग के रूप में प्रोफेसर मैक्स न्यूमैन और उनके सहयोगियों ने कोलोसस को निर्दिष्ट करने में मदद की. एमके I कोलोसस का निर्माण मार्च और दिसंबर 1943 के बीच टॉमी फ्लावर्स और उनके सहयोगियों द्वारा लंदन के डॉलिस हिल्स में पोस्ट ऑफिस रिसर्च स्टेशन में किया गया और उसके बाद जनवरी 1944 में इसे ब्लेचली पार्क लिए भेज दिया गया।
कोलोसस दुनिया का पहला पूरी तरह से "इलेक्ट्रॉनिक" प्रोग्रामिंग योग्य संगणन उपकरण था। कोलोसस में बड़ी संख्या में वाल्वों (वैक्यूम ट्यूबों) का इस्तेमाल किया गया था। इसमें पेपर-टेप इनपुट मौजूद था जो इसके डेटा पर विभिन्न किस्मों के बूलियन लॉजिकल ऑपरेशनों को पूरा करने के लिए व्यवस्थित किये जाने में सक्षम था लेकिन यह ट्यूरिंग-पूर्ण नहीं था। नौ एमके II कोलोसी का निर्माण किया गया था (एमके I को एमके II के रूप में बदल दिया गया था जिससे कुल मिलाकर दस मशीनों का निर्माण हुआ था). इनके अस्तित्व, डिजाइन और उपयोग के विवरणों को 1970 के दशक तक़ पूरी तरह से गोपनीय रखा गया था। विंस्टन चर्चिल ने अधिक से अधिक एक आदमी के हाथ के टुकड़ों में उनके विध्वंश की एक आदेश जारी किया था जो इस तथ्य को सुनिश्चित करने के लिए था कि अंग्रेज लोरेंज को तोड़ने में सक्षम थे जिसे आगामी शीत युद्ध के दौरान गुप्त रखा गया था। यह गोपनीयता के कारण कोलोसी को संगणन के कई इतिहासों में शामिल नहीं किया गया था। कोलोसस मशीनों में से एक की एक पुनर्निर्मित प्रतिलिपि अब ब्लेचली पार्क में प्रदर्शन के लिए रखी गयी है।
1937 में क्लाउडे शैन्नोन ने यह दिखाया कि बूलियन लॉजिक और कुछ बिजली के सर्किटों की अवधारणाओं के बीच एक से एक संवाद मौजूद था, जिसे अब लॉजिक गेट्स (तर्क द्वार) कहा जाता है जो अब डिजिटल कंप्यूटरों में सर्वव्यापी है। एमआईटी में अपने मालिक की थीसिस में, इतिहास में पहली बार शैन्नोन ने यह दर्शाया कि इलेक्ट्रॉनिक रिले और स्विच बूलियन बीजगणित की अभिव्यक्तियों को सिद्ध कर सकते हैं। "ए सिम्बोलिक एनालिसिस ऑफ रिले एंड स्विचिंग सर्किट्स" शीर्षक शैन्नोन की थीसिस ने व्यावहारिक डिजिटल सर्किट डिजाइन को अनिवार्य रूप से स्थापी किया था। जॉर्ज स्टिबिट्ज़ ने नवम्बर 1937 में एक रिले-आधारित कंप्यूटर को पूरा किया जिसे उन्होंने बेल लैब्स में "मॉडल के" करार दिया था। बेल लैब्स ने 1938 के अंत में स्टिबिट्ज़ की सहायता में एक पूर्ण अनुसंधान कार्यक्रम को प्राधिकृत किया था। उनका "जटिल संख्या कैलकुलेटर" 8 जनवरी 1940 को पूरा हुआ जो जटिल संख्याओं की गणना करने में सक्षम था। 11 सितंबर 1940 को डार्टमाउथ कॉलेज में अमेरिकन मैथेमेटिकल सोसायटी के सम्मेलन में एक प्रदर्शन में स्टिबिट्ज़ कॉम्प्लेक्स नंबर कैलकुलेटर को टेलीफोन लाइनों पर एक टेलिटाइप द्वारा रिमोट कमांड भेजने में सक्षम रहा था। यह इस मामले में एक फोन लाइन पर रिमोट विधि से प्रयोग किया गया अभी तक़ का पहला संगणन मशीन था। सम्मेलन में प्रदर्शनी को देखने वाले कुछ प्रतिभागियों में जॉन वॉन न्यूमैन, जॉन मौचली और नॉरबर्ट विएनर शामिल थे जिन्होंने अपने संस्मरणों में इसके बारे में लिखा था। 1939 में आयोवा स्टेट यूनिवर्सिटी के जॉन विन्सेंट एटानासौफ और क्लिफोर्ड ई. बेरी ने एटानासौफ-बेरी कंप्यूटर (एबीसी) को विकसित किया, एटानासौफ-बेरी कंप्यूटर दुनिया का पहला इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर था। इसकी डिजाइन में 300 वैक्यूम ट्यूबों का इस्तेमाल किया गया था और इसमें मेमरी के लिए यंत्रवत घूर्णन ड्रम में फिक्स किये गए कैपेसिटरों का प्रयोग किया गया था। हालांकि एबीसी मशीन प्रोग्राम योग्य नहीं था, इसमें एक योजक में इलेक्ट्रॉनिक ट्यूबों का प्रयोग पहली बार किया गया था। एनियाक के सह-आविष्कारक जॉन मौचली ने जून 1941 में एबीसी की जांच की और बाद के एनियाक मशीनों की डिजाइन पर इसका प्रभाव कंप्यूटर इतिहासकारों के बीच विवाद का एक मामला है। एबीसी को काफी हद तक भुला दिया गया था जब तक कि यह "हनीवेल बनाम स्पेरी रैंड" मुकदमे का केंद्र बिंदु नहीं बन गया, जिसके निर्णय ने एनियाक के पेटेंट (और कई अन्य) को अवैध करार दिया था क्योंकि कई कारणों से इसके एटानासौफ का कार्य होने का पूर्वानुमान किया गया था।
1939 में आईबीएम की एंडिकॉट प्रयोगशालाओं में हार्वर्ड मार्क I पर विकास का काम शुरू हुआ। ऑटोमैटिक सिक्वेंस कंट्रोल्ड कैलकुलेटर के रूप में आधिकारिक तौर पर जाना जाने वाला मार्क I आईबीएम के वित्तपोषण और आईबीएम के कर्मचारियों के सहयोग से हार्वर्ड के गणितज्ञ हावर्ड आइकिन के मार्गदर्शन में निर्मित एक सामान्य प्रयोजन का विद्युत-यांत्रिक कंप्यूटर था। इसकी डिजाइन बैबेज के विश्लेषणात्मक इंजन से प्रभावित थी जिसमें दशमलव अंकगणित और भंडारण पहियों एवं विद्युत-चुम्बकीय रिले के अतिरिक्त रोटरी स्विचों का इस्तेमाल किया गया था। यह पंच पेपर टेप के माध्यम से प्रोग्राम योग्य था और इसमें समानांतर रूप से कार्यरत गणना की कई इकाइयां सन्निहित थीं। बाद के संस्करणों में कई पेपर टेप रीडर शामिल थे और मशीन को एक शर्त के आधार पर पाठकों के बीच अदल-बदल किया जा सकता था। फिर भी मशीन काफी हद तक ट्यूरिंग-पूर्ण नहीं था। मार्क I को हार्वर्ड विश्वविद्यालय ले जाया गया और मई 1944 में इसने काम करना शुरू कर दिया.
अमेरिका निर्मित एनियाक (ईएनआईएसी) (इलेक्ट्रॉनिक न्युमरिकल इंटिग्रेटर एंड कंप्यूटर) पहला इलेक्ट्रॉनिक सामान्य-प्रयोजन का कंप्यूटर था। इसमें पहली बार इलेक्ट्रॉनिक्स की उच्चतम गति के साथ कई जटिल समस्याओं के लिए प्रोग्राम किये जाने की क्षमता संयुक्त रूप से मौजूद है। यह प्रति सेकण्ड 5000 बार जोड़ने या घटाने का कार्य कर सकता है जो किसी भी अन्य मशीन की तुलना में एक हजार गुणा अधिक है। (कोलोसस जोड़ नहीं सकता था). इसमें गुणा, भाग और वर्गमूल के लिए भी मॉड्यूल मौजूद था। उच्च गति की मेमरी 20 शब्दों (लगभग 80 बाइट्स) तक ही सीमित थी। पेनसिल्वेनिया विश्वविद्यालय में जॉन मौचली और जे. प्रेस्पर एकर्ट के निर्देशन में निर्मित एनियाक का विकास और निर्माण कार्य 1943 से लेकर 1945 के अंत में पूर्ण कार्यशील होने तक चलता रहा. यह मशीन बहुत बड़ा था जिसका वजन 30 टन था और इसमें 18,000 वैक्यूम ट्यूब सन्निहित थे। इंजीनियरिंग के प्रमुख कमालों में से एक ट्यूब के अक्रियाशील हो जाने की घटना को कम से कम करना था जो उस समय एक आम समस्या थी। यह मशीन अगले दस वर्षों तक लगभग निरंतर उपयोग में रहा था।
एनियाक सुस्पष्ट रूप से एक ट्यूरिंग-पूर्ण उपकरण था। यह किसी भी समस्या की गणना (जो मेमरी में फिट हो सके) कर सकता था। हालांकि एनियाक पर एक "प्रोग्राम" को इसके पैच केबलों और स्विचों की स्थितियों द्वारा परिभाषित किया गया था जो उन संग्रहित प्रोग्राम इलेक्ट्रॉनिक मशीनों से एकदम अलग था, जो इससे विकसित हुआ था। एक प्रोग्राम को लिखे जाने के बाद इसे मशीन में यंत्रवत ढंग से सेट किया जाना था। एनियाक की ज्यादातर प्रोग्रामिंग छह महिलाओं ने की थी। (संशोधन का कार्य 1948 में पूरा हुआ जिसने इसे फंक्शन टेबल मेमरी में सेट किये गए संग्रहित प्रोग्रामों के निष्पादन में सक्षम बना दिया जिससे प्रोग्रामिंग एक "एकबारगी" प्रयास कम और व्यवस्थित प्रयास अधिक हो गया).
यहाँ तक कि एनियाक के समाप्त होने से पहले ही एकर्ट और मौचली ने इसकी सीमाओं को पहचान लिया था और एक संग्रहित-प्रोग्राम कंप्यूटर, एडवैक (ईडीवीएसी) की डिजाइन का काम शुरू कर दिया था। जॉन वॉन न्यूमैन को एडवैक की डिजाइन का वर्णन करने वाली व्यापक रूप से प्रसारित रिपोर्ट का श्रेय दिया जाता है जिसमें प्रोग्रामों और कार्यशील डेटा दोनों को एक एकल, एकीकृत भण्डार में संग्रहित रखा गया था। यह बुनियादी डिजाइन जिसमें वॉन न्यूमैन के आर्किटेक्चर को चिह्नित किया गया था, इसने एनियाक के उत्तराधिकारियों के विश्वव्यापी विकास के लिए एक आधार का काम किया था। उपकरणों की इस पीढ़ी में अस्थायी और कार्यशील भंडारण की व्यवस्था ध्वनिक डिले लाइनों द्वारा की गयी थी जिसमें संक्षिप्त रूप से डेटा के भंडारण के लिए आवाज के संचरण समय का इस्तेमाल तरल पारा (या एक वायर के जरिये) जैसे एक माध्यम के द्वारा किया गया था। ध्वनिक स्पंदनों की एक श्रृंखला एक ट्यूब के साथ भेजी जाती है; कुछ समय के बाद जब स्पंदन ट्यूब के अंत तक पहुंच जाती है सर्किटरी यह पता लगाती है कि क्या स्पंदन ने 1 या 0 को निरूपित किया था और क्या दोलक (ओसिलेटर) को स्पंदन फिर से भेजना पड़ा था। दूसरों ने विलियम्स ट्यूब का इस्तेमाल किया था, जिसमें फॉस्फोर स्क्रीन पर आवेशित क्षेत्रों के रूप में डेटा के संग्रहण और प्राप्ति के लिए एक छोटे कैथोड-किरण ट्यूब (सीआरटी) की क्षमता का इस्तेमाल किया जाता है। 1954 तक चुंबकीय कोर मेमरी अस्थायी भंडारण के ज्यादातर अन्य स्वरूपों को तेजी से विस्थापित कर दिया था और 1970 के दशक के मध्य तक इस क्षेत्र पर अपना वर्चस्व बनाए रखा था। एडवैक डिजाइन किया गया पहला संग्रहित-प्रोग्राम कंप्यूटर था; हालांकि यह पहली बार चलने वाला कंप्यूटर नहीं था। एकर्ट और मौचली ने इस प्रोजेक्ट और इसके निर्माण को अधर में लटका हुआ छोड़ दिया था। पहली कार्यशील वॉन न्यूमैन मशीन 1948 में मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में फ्रेडरिक सी. विलियम्स और टॉम किलबर्न द्वारा विलियम्स ट्यूब के लिए टेस्ट बेड के रूप में विकसित मैनचेस्टर "बेबी" या लघु-स्तरीय प्रायोगिक मशीन थी; इसके बाद 1949 में एक संपूर्ण सिस्टम, मैनचेस्टर मार्क I कंप्यूटर आया जिसमें विलियम्स ट्यूब और चुम्बकीय ड्रम मेमरी का इस्तेमाल किया गया था और इंडेक्स रजिस्टरों को पहली बार शामिल किया गया था। "पहले डिजिटल संग्रहित-प्रोग्राम कंप्यूटर" शीर्षक के लिए अन्य प्रतियोगी एडसैक रहा था जिसका डिजाइन और निर्माण कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में किया गया था। मैनचेस्टर "बेबी" के बाद एक वर्ष से भी कम समय में कार्यशील यह उपकरण भी वास्तविक समस्याओं से निपटने में सक्षम था। एडसैक वास्तव में एनियाक के उत्तराधिकारी, एडवैक (इलेक्ट्रॉनिक डिस्क्रीट वेरिएबल ऑटोमैटिक कंप्यूटर) की योजनाओं से प्रेरित था; ये योजनाएं एनिसैक के सफलतापूर्वक कार्यशील होने के पहले से ही वहां मौजूद थीं। एनियाक जिसमें समानांतर प्रक्रमण का प्रयोग किया गया था, इसके विपरीत एडवैक में एक एकल प्रोसेसिंग यूनिट का इस्तेमाल किया गया था। डिजाइन सरल और लघु रूपांतरण की प्रत्येक अनुवर्ती लहर में पहली बार कार्यान्वित किया गया था; और इसकी विश्वसनीयता को बढ़ाया था। कुछ लोग मैनचेस्टर मार्क 1/एडसैक/एडवैक को "ईव्स" के रूप में देखते हैं जिसमें से लगभग सभी मौजूदा कंप्यूटर अपना आर्किटेक्चर प्राप्त करते हैं। मैनचेस्टर विश्वविद्यालय की  मशीन फेरांती मार्क 1 के लिए प्रोटोटाइप बन गयी थी। विश्वविद्यालय को पहली फेरांती मार्क 1 मशीन फरवरी, 1951 में सौंपी गयी थी और कम से कम नौ अन्य को 1951 और 1957 के बीच बेचा गया था।
सोवियत संघ में पहला सर्वव्यापी प्रोग्राम योग्य कंप्यूटर सोवियत संघ (अब यूक्रेन) में कीव इंस्टिट्यूट ऑफ इलेक्ट्रोटेक्नोलॉजी के सर्गेई एलेक्सियेविच लेबेदेव के निर्देशन के तहत वैज्ञानिकों के एक दल द्वारा बनाया गया था। कंप्यूटर एमईएसएम "(МЭСМ", "स्मॉल इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटिंग मशीन)" 1950 में कार्यशील हुआ था। इसमें लगभग 6000 वैक्यूम ट्यूब मौजूद थे और यह 25 किलोवाट बिजली की खपत करता था। यह प्रति सेकण्ड लगभग 3,000 कार्यों को निष्पादित कर सकता था। एक अन्य प्रारंभिक मशीन सीएसआईआरएसी थी जो एक ऑस्ट्रेलियाई डिजाइन की थी जिसने अपने पहले परीक्षण प्रोग्राम को 1949 में चलाया था। सीएसआईआरएसी अभी तक अस्तित्व में मौजूद सबसे पुराना और यह डिजिटल संगीत को चलाने के लिए इस्तेमाल किया गया पहला कंप्यूटर भी है।
पहला वाणिज्यिक कंप्यूटर फेरांती मार्क 1 था जिसे फरवरी 1951 में मैनचेस्टर विश्वविद्यालय को दिया गया था। यह मैनचेस्टर मार्क 1 पर आधारित था। मैनचेस्टर मार्क 1 पर मुख्य संशोधन प्राथमिक भंडारण (जिसमें रैंडम एक्सेस विलियम्स ट्यूबों का प्रयोग किया गया था), माध्यमिक भंडारण (एक चुम्बकीय ड्रम का प्रयोग) के आकार, एक तेज गुणक और अतिरिक्त निर्देशों के रूप में था। बुनियादी चक्र समय 1.2 मिलीसेकण्ड था और एक गुणन लगभग 2.16 मिलीसेकेंड में पूरा किया जा सकता था। गुणक मशीन के 4,050 वैक्यूम ट्यूबों (वाल्वों) में से लगभग एक चौथाई का इस्तेमाल करता था। एक दूसरी मशीन डिजाइन के मार्क-1 स्टार के रूप में संशोधित होने से पहलेटोरंटो विश्वविद्यालय द्वारा खरीदी गयी थी। बाद के उन मशीनों में कम से कम सात को 1953 और 1957 के बीच वितरित किया गया था, जिनमें से एक एम्स्टर्डम में शेल लैब्स को दिया गया था।
अक्टूबर 1947 में अपनी चाय की दुकानों (टी शॉप) के लिए मशहूर लेकिन नई ऑफिस प्रबंधन तकनीकों में गहरी दिलचस्पी रखने वाली ब्रिटिश कैटरिंग कंपनी, जे, लायोंस एंड कंपनी के निदेशकों ने कंप्यूटरों के वाणिज्यिक विकास को बढ़ावा देने में एक सक्रिय भूमिका निभाने का फैसला किया। लियो I कंप्यूटर अप्रैल 1951 में कार्यशील हो गए और दुनिया के पहले नियमित दैनिक कार्यालय कंप्यूटर कार्य को संचालित किया। 17 नवम्बर 1951 को जे लायोंस कंपनी ने लियो (लायंस इलेक्ट्रॉनिक ऑफिस) में एक बेकरी मूल्यांकन कार्य का साप्ताहिक संचालन शुरू कर दिया. इस स्टोर्ड प्रोग्राम कंप्यूटर पर लाइव चलने वाला पहला व्यावसायिक था।
जून 1951 में यूनीवैक I (यूनिवर्सल ऑटोमेटिक कंप्यूटर) अमेरिकी सेन्सस ब्यूरो को दिया गया था। रेमिंगटन रैंड ने अंततः प्रत्येक 1 मिलियन डॉलर से अधिक मूल्य (2022 तक डॉलर) पर 46 मशीनों को बेच दिया. यूनीवैक पहला "बड़े पैमाने पर उत्पादित" कंप्यूटर था। इसमें 5,200 वैक्यूम ट्यूबों का इस्तेमाल किया गया था और यह 125 किलोवाट बिजली की खपत करता था। इसका प्राथमिक भंडारण सीरियल-एक्सेस मरकरी डिले लाइन था जो 11 दशमलव अंकों के जोड़ के चिह्न के 1,000 शब्दों (72-बिट शब्दों) को संग्रहित करने में सक्षम था। यूनीवैक प्रणाली की एक प्रमुख विशेषता एक नए आविष्कृत प्रकार के धातु के चुम्बकीय टेप और स्थिर भंडारण के लिए एक उच्च गति की टेप इकाई के रूप में थी। चुंबकीय मीडिया का प्रयोग अभी भी कई कंप्यूटरों में किया जाता है। 1952 में आईबीएम ने आईबीएम 701 इलेक्ट्रॉनिक डेटा प्रोसेसिंग मशीन की घोषणा सार्वजनिक रूप से की थी जो इसकी पहली सफल 700/7000 श्रृंखला थी और इसका पहला आईबीएम मेनफ्रेम कंप्यूटर था। आईबीएम 704 को 1954 में पेश किया गया था जिसमें चुम्बकीय को मेमरी का प्रयोग किया गया था जो बड़े मशीनों के लिए मानक बन गया। पहली प्रयुक्त उच्च-स्तरीय सामान्य-प्रयोजन की प्रोग्रामिंग भाषा, फोरट्रान को भी 1955 और 1956 के दौरान आईबीएम में 704 के लिए विकसित किया जा रहा था और इसे 1957 की सुरुआत में जारी किया गया था। (कोनराड झूस की उच्च-स्तरीय भाषा प्लैंकलकुल की 1945 की डिजाइन का प्रयोग उस समय नहीं किया गया था।) एक स्वयंसेवक उपयोगकर्ता समूह, जो आज भी मौजूद है, इसकी स्थापना 1955 में उनके सॉफ्टवेयर और अनुभवों को आईबीएम 701 के साथ साझा करने के लिए की गयी थी। आईबीएम ने 1954 में एक छोटे, अधिक किफायती कंप्यूटर को पेश किया था जो काफी लोकप्रिय साबित हुआ था। आईबीएम 650 का वजन 900 किलो वजन से अधिक था, संलग्न बिजली की आपूर्ति का वजन 1350 किलोग्राम के आसपास था और दोनों को लगभग 0.9 मीटर बाई 1.5 मीटर बाई 1.8 मीटर के अलग-अलग कैबिनेटों में रखा जाता था। इसका मूल्य 500,000 डॉलर (2022 तक ) था या इसे 3,500 डॉलर प्रति माह (2022 तक ) के लिए किराए पर लिया जा सकता था। इसकी ड्रम मेमरी मूलतः 2,000 दस-अंकों के शब्द के रूप में थी जिसे बाद में 4,000 शब्दों में विस्तारित किया गया था। मेमोरी की सीमाएं इस तरह थीं जैसे कि यह बाद के कई दशकों के प्रोग्रामिंग पर अपना वर्चस्व कायम रखने वाला था। प्रोग्राम निर्देश कोड के चलते ही स्पिनिंग ड्रम से सक्रिय हो जाते थे। ड्रम मेमरी का प्रयोग कर प्रभावी निष्पादन का कार्य हार्ड वेयर आर्किटेक्चर के एक संयुक्त रूप द्वारा पूरा किया जता था: निर्देश के प्रारूप में अगले निर्देश का पता और सॉफ्टवेयर शामिल था: सिम्बोलिक ऑप्टिमल एसेम्बली प्रोग्राम, एसओएपी, ऑप्टिमल पतों को (स्रोत प्रोग्राम के स्थिर विश्लेषण द्वारा एक संभव सीमा तक) निर्देश आवंटित करता था।
1955 में मौरिस विल्केस ने माइक्रोप्रोग्रामिंग का आविष्कार किया जो बुनियादी निर्देशन सेट को बिल्ट-इन प्रोग्रामों (जिसे अब फर्मवेयर या माइक्रोकोड कहा जाता है) द्वारा पारिभाषित या विस्तारित करने की अनुमति देता है। इसे सीपीयू और मेनफ्रेम एवं अन्य कंप्यूटरों की फ्लोटिंग प्वाइंट इकाइयों जैसे कि मैनचेस्टर एटलस और आईबीएम 360 श्रृंखलाओं में व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाता था।
आईबीएम ने 1956 में अपने पहले चुंबकीय डिस्क सिस्टम, रैमेक (आरएएमएसी) (रैंडम एक्सेस मेथड ऑफ एकाउंटिंग एंड कंट्रोल) को पेश किया था। प्रति पक्ष 100 ट्रैकों के साथ पचास धातु के डिस्कों का प्रयोग कर यह 5 मेगाबाइट डेटा का भंडारण करने में सक्षम था जिसका मूल्य 10,000 डॉलर प्रति मेगाबाइट था (2022 तक डॉलर).
द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर का आविष्कार 1947 में किया गया था। 1955 के बाद से कंप्यूटर डिजाइनों में ट्रांजिस्टरों ने वैक्यूम ट्यूबों की जगह ली जिसने कंप्यूटरों की "दूसरी पीढ़ी" को जन्म दिया. शुरूआत में केवल एक ही उपकरण जर्मेनियम प्वाइंट कांटेक्ट ट्रांजिस्टर उपलब्ध थे जो हालांकि उन वैक्यूम ट्यूबों से कम विश्वसनीय थे जिनकी जगह इसने ली थी, इसमें बिजली की कम खपत का लाभ मौजूद था। पहला ट्रांजिस्टर युक्त कंप्यूटर मैनचेस्टर विश्वविद्यालय में बनाया गया था और यह 1953 तक कार्यशील था; इसका एक दूसरा संस्करण वहां अप्रैल 1955 में पूरा किया गया था। बाद के मशीन में 200 ट्रांजिस्टरों और 1300 सॉलिड-स्टेट डायोड का इस्तेमाल किया और यह 150 वाट बिजली की खपत करती थी। हालांकि, इसके लिए 125 किलोहर्टेज़ पर क्लॉक वायरफॉर्म उत्पन्न करने और चुंबकीय ड्रम मेमरी पर पढ़े और लिखे जाने के लिए अभी भी वाल्वों की जरूरत थी, जबकि हार्वेल कैडेट को फरवरी 1955 में अपने कार्यशील होने के समय किसी भी वाल्व के बिना 58 किलोहर्टेज़ की एक निम्न क्लॉक आवृत्ति का इस्तेमाल कर संचालित किया जा सकता था। शुरुआती बैचों में प्वाइंट कांटेक्ट और एलॉयड जंक्शन ट्रांजिस्टरों की विश्वसनीयता की समस्याओं का मतलब यह था कि विफलताओं के बीच मशीन का माध्यमिक समय लगभग 90 मिनट था लेकिन और अधिक विश्वसनीय द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टरों के उपलब्ध हो जाने के बाद इसमें सुधार आ गया।
वैक्यूम ट्यूबों की तुलना में ट्रांजिस्टर के कई फायदे हैं: वे आकार में छोटे हैं और इनके लिए वैक्यूम ट्यूबों की तुलना में कम बिजली की आवश्यकता होती है, इसलिए गर्मी भी कम पैदा होती है। सिलिकॉन जंक्शन ट्रांजिस्टर वैक्यूम ट्यूबों से कहीं ज्यादा विश्वसनीय थे और इनका सेवा काल लंबा और अनंत था। ट्रांजिस्टर युक्त कंप्यूटरों में एक अपेक्षाकृत कम स्थान में दसियों हजार बाइनरी लॉजिक सर्किट शामिल हो सकते थे। ट्रांजिस्टरों ने कंप्यूटरों के आकार, प्रारंभिक लागत और संचालन लागत को काफी कम कर दिया था। आम तौर पर दूसरी पीढ़ी के कंप्यूटर बड़ी संख्या में मुद्रित सर्किट बोर्डों जैसे कि आईबीएम की मानक मॉड्यूलर प्रणाली से बने होते थे। जिनमें से प्रत्येक में एक से चार लॉजिक गेट या फ्लिप-फ्लॉप होते थे।
एक दूसरी पीढ़ी के कंप्यूटर, आईबीएम 1401 ने दुनिया के लगभग एक तिहाई बाजार पर अपनी पकड़ बना ली थी। आईबीएम ने 1960 और 1964 के बीच एक सौ हज़ार से अधिक 1401 कंप्यूटरों का निर्माण किया था। ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रॉनिक्स ने ना केवल सीपीयू (सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट) में बल्कि परिधीय उपकरणों भी सुधार किया। आईबीएम 350 रैमक (आरएएमएसी) को 1956 में पहली बार पेश किया गया था और यह दुनिया का पहला डिस्क ड्राइव था। दूसरी पीढ़ी की डिस्क डेटा संग्रहण इकाइयां दसियों लाख अक्षरों और अंकों का संग्रहण करने में सक्षम थीं। नियत डिस्क भंडारण इकाइयों से आगे उच्च-गति डेटा प्रसारण के माध्यम से हटाने योग्य डिस्क डाटा संग्रहण इकाइयां सीपीयू से जुडी थीं। एक हटाने योग्य डिस्क को कुछ ही सेकंड में दूसरे स्टैक से बदला जा सकता है। यहाँ तक कि अगर हटाने योग्य डिस्कों की क्षमता नियत डिस्कों से कम होती है, उनके परस्पर बदलाव की क्षमता एक समय में लगभग असीमित मात्रा के डेटा संग्रह की गारंटी देती है। चुंबकीय टेप ने इस डेटा के लिए डिस्क की तुलना में कम लागत पर अभिलेखीय क्षमता प्रदान की थी।
दूसरी पीढ़ी के कई सीपीयू ने एक माध्यमिक प्रोसेसर को परिधीय उपकरण संचार की क्षमता प्रदान की थी। उदाहरण के लिए, जब संचार प्रोसेसर कार्ड पढ़ने और पंचिंग के कार्य को नियंत्रित करते थे मुख्य सीपीयू गणना और द्विआधारी शाखा निर्देशों को निष्पादित करता था। एक डेटाबस सीपीयू की फेच-एग्जिक्यूट चक्र की दर से मुख्य सीपीयू और कोर मेमरी के बीच डेटा को वहन कर सकता था और अन्य डेटाबस आम तौर पर परिधीय उपकरणों की मदद करते थे। पीडीपी-1 में कोर मेमरी का चक्र समय 5 माइक्रोसेकण्ड था; फलस्वरूप अधिकांश गणितीय निर्देश 10 माइक्रोसेकण्ड (100,000 ऑपरेशन प्रति सेकण्ड) का समय लेते थे क्योंकि ज्यादातर ऑपरेशन कम से कम दो मेमरी चक्र का समय लेते थे; एक निर्देश के लिए और एक ऑपरेंड डेटा फेच के लिए.
दूसरी पीढ़ी के रिमोट टर्मिनल इकाइयों के दौरान (अक्सर फ्राइडन फ्लेक्सोराइटर जैसे टेलिटाइप मशीनों के रूप में) प्रयोग में काफी वृद्धि देखी गयी थी। टेलीफोन कनेक्शनों ने प्रारंभिक रिमोट टर्मिनलों के लिए पर्याप्त गति प्रदान की थी और रिमोट टर्मिनलों और संगणन केन्द्रों के बीच सैकड़ों किलोमीटर की दूरी रखने की अनुमति दी थी। अंततः इन स्वचलित कंप्यूटर नेटवर्कों को एक आपस में जुड़े हुए "नेटवर्कों के नेटवर्क" --इंटरनेट में सामान्यीकृत कर दिया गया।
कंप्यूटर के उपयोग में विस्फोट की शुरुआत "तीसरी पीढ़ी के कंप्यूटरों" के साथ हुई जिसमें जैक सेंट. क्लेयर किल्बी और रॉबर्ट नोयस की इंटिग्रेटेड सर्किट (माइक्रोचिप) की स्वतंत्र खोज का इस्तेमाल किया गया था जो बाद में इंटेल के टेड हॉफ, फेडरिको फैगिन और स्टेनली मेजर द्वारा माइक्रोप्रोसेसर के आविष्कार का कारण बना. उदाहरण के लिए, दायीं और चित्र में दिया गया इंटिग्रेटेड सर्किट एक इंटेल 8742 है जो एक 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर है जिसमें एक ही चिप में 12 मेगाहर्ट्ज, 128 बाइट्स की रैम (आरएएम), 2048 बाइट्स ईपीरोम और आई/ओ से संचालित एक सीपीयू शामिल है।
1960 के दशक के दौरान दूसरी पीढ़ी और तीसरी पीढ़ी की प्रौद्योगिकियों के बीच काफी अंतर था। आईबीएम ने 1964 में अपने आईबीएम सिस्टम/360 के लिए हाइब्रिड सर्किटों में आईबीएम सॉलिड लॉजिक टेक्नोलॉजी मॉड्यूलों का प्रयोग किया था। अधिक से अधिक 1975 तक स्पेरी यूनीवैक ने यूनीवैक 494 जैसी दूसरी-पीढ़ी के मशीनों का निर्माण जारी रखा. बी5000 जैसे बरोज के बड़े सिस्टम स्टैक मशीन के रूप में थे जो अपेक्षाकृत सरल प्रोग्रामिंग में मदद करते थे। इन पुशडाउन औटोमेटनों का प्रयोग बाद में माइक्रोकम्यूटरों और माइक्रोप्रोसेसरों में भी किया गया था जिसने प्रोग्रामिंग भाषा डिजाइन को प्रभावित किया था। मिनीकंप्यूटरों ने उद्योग, व्यवसाय और विश्वविद्यालयों के लिए किफायती कंप्यूटर केंद्रों के रूप में काम किया था। "साइमुलेशन प्रोग्राम विद इंटिग्रेटेड सर्किट एम्फासिस" या मिनीकंप्यूटरों पर स्पाइस (एसपीआईसीई) (1971), जो इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन ऑटोमेशन () के लिए एक प्रोग्राम है, इनके साथ एनालॉग सर्किटों की नक़ल तैयार करना संभव हो गया था। माइक्रोप्रोसेसर माइक्रोकंप्यूटरों के विकास का कारण बना जो छोटे, किफायती कंप्यूटर हैं जिन्हें व्यक्तियों और छोटे व्यवसायों द्वारा खरीदा जा सकता है। माइक्रोकंप्यूटर जिसका पहला संस्करण 1970 के दशक में आया, 1980 के दशक और उसके बाद यह सर्वव्यापी हो गया।
अप्रैल 1975 हैनोवर मेले में अन्तर्निहित फ्लॉपी डिस्क के साथ दुनिया के पहले व्यक्ति ओलिवेटी द्वारा निर्मित पी6060 को पेश किया गया: सेंट्रल यूनिट दो प्लेटों पर, पीयूसीई1/पीयूसीई2 से क्कोट नामित, टीटीएल घटकों द्वारा निर्मित, 8" सिंगल या डबल फ्लॉपी डिस्क ड्राइवर, 32 अल्फ़ान्यूमेरिक वर्णों का प्लाज्मा डिस्प्ले, 80 कॉलम चित्रमय थर्मल प्रिंटर, 48 किलोबाईट की रैम, बुनियादी भाषा, 40 किलोग्राम वजन. वे आईबीएम के एक जैसे उत्पाद लेकिन एक बाहरी फ्लॉपी डिस्क के साथ प्रतिस्पर्धा कर रहे थे।
एप्पल कंप्यूटर के सह-संस्थापक स्टीव वोजनैक को कभी-कभी ग़लती से पहले व्यापक-बाजार के घरेलू कंप्यूटरों को विकसित करने का श्रेय दे दिया जाता है। हालांकि उनका पहला कंप्यूटर, एप्पल I एमओएस टेक्नोलॉजी किम-1 और ऑल्टेयर 8800 के कुछ समय बाद आया था और ग्राफिक एवक आवाज की क्षमताओं वाला पहला एप्पल कंप्यूटर कोमोडोर पीईटी के काफी बाद आया था। संगणन का विकास माइक्रोकंप्यूटर आर्किटेक्चरों के साथ हुआ है जिसमें उनके बड़े भाई द्वारा जोड़ी गयी विशेषताएं शामिल थीं जिसने अब ज्यादातर बाजार सेगमेंट में अपना वर्चस्व कायम कर लिया है।
कंप्यूटर जैसी जटिल प्रणालियों के लिए बहुत अधिक विश्वसनीयता की आवश्यकता होती है। एनियाक बंद किये जाने से पहले 1947 से लेकर 1955 तक आठ वर्षों के लिए निरंतर संचालन में बना रहा. हालांकि एक वैक्यूम ट्यूब असफल हो सकता है, इसे प्रणाली को रोके बिना बदला जा सकता है। कभी भी बंद नहीं होने वाले एनियाक की सरल रणनीति के जरिये विफलताओं को नाटकीय रूप से कम कर दिया गया था। वैक्यूम ट्यूब सेज (एसएजीई) हवाई-रक्षा कंप्यूटर उल्लेखनीय रूप से विश्वसनीय बन गए थे - जिन्हें जोड़ों में संस्थापित किया जाता था जिसमें एक ऑफ-लाइन होता था, ट्यूबों के विफल होने की संभावना रहती थी जब उनका पता लागने के लिए कम्प्यूटरों को जान-बूझकर कम शक्ति पर चलाया जाता था। पुराना जमाने के हॉट-प्लगेबल वैक्यूम ट्यूबों की तरह हॉट-प्लगेबल हार्ड डिस्कों में कार्य संचालन के दौरान मरम्मत की परंपरा कायम थी। अर्धचालक की मेमरी में उनके संचालन के समय नियमित रूप से कोई त्रुटि नहीं होती है, हालांकि यूनिक्स जैसे ऑपरेटिंग सिस्टम ने विफल हो रहे हार्डवेयर का पता लगाने के लिए स्टार्ट अप के समय मेमरी परीक्षणों की व्यवस्था की थी। आज, विश्वसनीय कार्यक्षमता की आवश्यकता का दबाव और अधिक बढ़ गया है जब सर्वर फ़ार्म डिलीवरी प्लेटफॉर्म बन जाते हैं। गूगल ने हार्डवेयर की विफलताओं से उबरने के लिए त्रुटि-सहनशील सॉफ्टवेयर का प्रयोग करके इसकी व्यवस्था कर ली है और यहाँ तक कि यह एक सेवा काल के दौरान एक ही समय में पूरे सर्वर फार्मों को बदल देने की अवधारणा पर काम कर रही है।
21वीं सदी में मल्टी-कोर सीपीयू व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो गए हैं। कंटेंट-एड्रेसबल मेमरी (सीएएम) इतनी सस्ती हो गयी है कि इनका इस्तेमाल नेटवर्किंग में किया जाने लगा है, हालांकि किसी भी कंप्यूटर प्रणाली ने प्रोग्रामिंग भाषाओं में इस्तेमाल के लिए अभी तक हार्डवेयर कैम (सीएएम) का प्रयोग नहीं किया है। वर्तमान में सॉफ्टवेयर में मौजूद कैम (सीएएम) (या सहचारी सारणियां) प्रोग्रामिंग-भाषा-विशेषक हैं। सेमी-कंडक्टर मेमरी सेल सारणियां बहुत ही नियमित संरचनाएं हैं और निर्माता उन पर उनकी प्रक्रियाओं को साबित करते हैं; यह मेमरी उत्पादों पर मूल्य में कटौती की अनुमति देता है। 1980 के दशक के दौरान सीएमओएस लॉजिक गेटों को उन उपकरणों में विक्सित किया गया जिन्हें अन्य प्रकार के सर्किटों की तरह अधिक से अधिक तेज बनाया जा सकता था; इस प्रकार कंप्यूटर में बिजली की खपत नाटकीय ढंग से कम हो गयी। अन्य प्रकार के लॉजिक पर आधारित गेट द्वारा निरंतर अधिक ऊर्जा खींचे जाने के विपरीत, एक सीओएमएस (CMOS) गेट लीकेज को छोड़कर केवल अन्य लॉजिक स्थितियों के बीच "ट्रांजिशन" के दौरान ही अधिक मात्रा में ऊर्जा का इस्तेमाल करता है।
इसने संगणन को एक वस्तु बना दिया है जो अब सर्वव्यापी है और ग्रीटिंग कार्डों एवं टेलीफोनों से लेकर सैटेलाइटों तक कई स्वरूपों में सन्निहित है। यहां तक कि संगणन हार्डवेयर और इसके सॉफ्टवेयर अब ब्रह्मांड के ऑपरेशन के लिए भी एक उपमा समान बन गए . हालांकि डीएनए आधारित संगणन और क्वांटम कयुबिट संगणन भविष्य के वर्षों या दशकों में ही संभव हो पायेगा, इनका बुनियादी ढांचा आज ही निर्धारित किया जा रहा है, उदाहरण के लिए, फोटोलिथोग्राफी पर डीएनए ओरिगेमी. तीव्र डिजिटल सर्किट (जोसेफसन जंक्शन और तेज एकल प्रवाह क्वांटम टेक्नोलॉजी पर आधारित सर्किटों सहित), नैनोस्केल सुपरकंडक्टरों की खोज के साथ कहीं अधिक मात्रा में कार्यान्वित करने योग्य बनते जा रहे हैं।
फाइबर ऑप्टिक और फोटोनिक उपकरण जो पहले से ही लंबी दूरी पर डेटा के संचरण के लिए इस्तेमाल किये जाते रहे हैं, अब सीपीयू और सेमी-कंडक्टर मेमरी घटकों के साथ कंधे से कंधा मिलाकर डेटा सेंटर में प्रवेश करते जा रहे हैं। इससे ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट के जरिये सीपीयू से रैम को अलग करने में मदद मिलती है।
इस क्षेत्र के विकास की तीव्रता का एक संकेत, मौलिक आलेख के इतिहास द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। इससे पहले कि कोई इसके बारे में कुछ लिखे, यह अप्रचलित हो जाता था। 1945 के बाद अन्य लोगों ने भी जॉन वॉन न्यूमैन के "एडवैक (EDVAC) पर रिपोर्ट के प्रथम ड्राफ्ट" को पढ़ा और तत्काल ही अपनी स्वयं की प्रणालियों का प्रयोग करना शुरू कर दिया था। आज भी विकास की रफ़्तार दुनिया भर में निरंतर कायम है।