Tietokonetekniikan historia
Tietokoneiden kehittyminen > Mekaaniset ja sähkömekaaniset tietokoneet

1820-luvulla Charles Babbage (1791–1871) pystyi esittämään tietokoneen toimintaperiaatteen. Babbage laati suunnitelman mekaanisesta laskukoneesta logaritmitaulukoiden laskemiseksi ja onnistui saamaan sille rahoituksen Englannin valtiolta. Babbage ei koskaan saanut valmiiksi differenssikonetta, kun hän keskittyi analyyttiseksi koneeksi kutsutun ohjelmoitavan koneen kehittämiseen. Siinä oli nykyaikaisen tietokoneen pääosat kuten tiedon syöttö, ohjelma, muisti ja tulostin. Kirjeenvaihdossa Ada Lovelacen (1815–1852) kanssa he keskustelivat sellaisista tietotekniikan käsitteistä kuin operaatio ja muuttuja. Babbage keksi reikäkorttien avulla kaksi ohjelmoitavan tietokoneen periaatetta, reikäkorttien sisällön määrämän suoritusjärjestyksen eli pakotetun hypyn sekä ehdollisen hypyn. Babbagen keksintö avasi automaatiolle rajattomien toimintamahdollisuuksien maailman. Babbagen poika Henry Babbage rakensi tietokoneen keskusyksikön osajärjestelmän, joka toimi kuten oli suunniteltu. Tämä laite lahjoitettiin Harvardin yliopistolle 1886. Yli puolivuosisataa myöhemmin sen löysi Howard Aiken. Aiken paneutui Babbagen julkaisuihin ja oivalsi, että uusilla sähköisillä ratkaisuilla Babbagen ideat voidaan toteuttaa. Aiken meni keskustelemaan ideoistaan IBM:n pääjohtajan Thomas Watsonin kanssa. IBM:stä tuli 1950-luvulla johtava tietokoneiden valmistaja.
Vuonna 1936 Alan Turing esitteli teoreettisen tietokoneen periaatteen, Turingin koneen, jossa hän tutki algoritmisen ongelman ratkaisun rajoja. Turing suunnitteli myös Automatic Computing Engine (ACE) -tietokoneen, joka johti muun muassa MOSAIC-tietokoneeseen. Claude Shannon esitti Boolen algebran käyttöä piirien analyysiin ja synteesiin vuonna 1938. John von Neumann ehdotti 1940-luvulla ohjelman siirtämistä muistiin tietokoneen toiminnan nopeuttamiseksi ja määritteli nykyaikaisen tietokoneen arkkitehtuurin. Von Neumann ehdotti EDVACin kehityksessä käyttää binäärijärjestelmää desimaalijärjestelmän sijaan, jolloin piirit voitiin tehdä yksinkertaisemmiksi.
Bitti-käsitteen esitti Claude Shannon vuonna 1948.
Konrad Zuse rakensi ensimmäisen ohjelmoitavan laskukoneen Z3:n Saksassa 1941. Ensimmäinen elektroninen digitaalinen ohjelmoitava tietokone oli Colossus, mutta se ei ollut yleiskäyttöinen tietokone vaan suunniteltu kryptoanalyyttiseen tehtävään. Ensimmäinen yleiskäyttöinen elektroninen tyhjiöputkiin ja releisiin perustuva tietokone ENIAC valmistui vuonna 1945. ENIAC suoritti 385 kertolaskua sekunnissa. Nykyinen mikroprosessori on noin 3 000 000 kertaa ENIACia nopeampi. Transistorien ja tietokoneiden sarjatuotanto alkoi vuonna 1951. 50-luvun päättyessä maailmassa oli 3 000 tietokonetta.
Varhaisissa tietokoneissa 1940-luvulla käytettiin peruskomponentteina yleensä joko elektroniputkia tai sähkömekaanisia releitä. Liikkuvat osat rajoittivat sähkömekaanisten koneiden nopeuden enintään muutamiin kymmeniin laskutoimituksiin sekunnissa, kun taas täysin elektroniset putkitoteutukset suorittivat samassa ajassa useita tuhansia operaatioita. Komponentit olivat kuitenkin joka tapauksessa suurikokoisia, epäluotettavia ja kuluttivat paljon energiaa.
Varhaisin muistitekniikka oli jo 1940-luvulla käytetty viivelinjoihin perustuva muisti. Muisti perustui pyöreissä putkissa vesi-metanoli-seoksessa tai elohopeassa kulkevaan aaltoon, joka voitiin lukea sen kuljettua putken läpi.
Manchesterin yliopistossa Freddie Williams ja Tom Kilburn kehittivät 1940-luvun lopulla katodisädeputkeen perustuvan muistitekniikan Manchester Mark I -konetta varten: tekniikkaa koekäytettiin Small-Scale Experimental Machinessa (SSEM), josta tuli ensimmäinen tallennetun ohjelman tietokone.
Aiempi Colossus ei ollut tallennetun ohjelman tietokone vaan sen ohjelmaa muutettiin johdoilla ja kytkimillä.
Ennen vuotta 1954 lähes kaikki ohjelmointi tehtiin matalan tason ohjelmointikielillä kuten konekielellä tai assemblyllä ja suuri osa ohjelmoijien työstä liittyi tuon ajan tietokoneiden rajoitteisiin.
1930-luvulla kehitetty rumpumuisti, joka perustuu pyörivään rumpuun ja sen pinnalle magneettisesti tallennettuun tietoon pysyi käytössä 1960-luvulle. Rumpumuistin edeltäjänä voi pitää soittorasioiden piikikkäitä sylintereitä, joille on tallennettu melodia.
1940-luvun lopulla kehitettiin ferriittirengasmuisti, joka pysyi käytössä kaksi vuosikymmentä.
Mekaanisista laskukoneista kuten IBM 407 käytetään toisinaan nimitystä ”nollannen sukupolven tietokoneet”.
Edmund Berkeley kirjoitti vuonna 1949 julkaistussa kirjassaan Giant Brains, or Machines That Think projektistaan nimeltä Simon, joka on mahdollisesti maailman ensimmäinen henkilökohtainen tietokone. Ohjeet koneen rakentamiseen julkaistiin Radio Electronics -lehdessä.