Prve računske stroje je zasnoval že francoski matematik Blaise Pascal(seštevanje in odštevanje) in nemški matematik Gottfried Leibniz(množenje in deljenje) v 17. stoletju. Te stroje so uporabljali za računanje preprostih računov.Na tej napravi so opazno nadaljevali razvoj. Charles Babbage je prvi začrtal način delovanja programabilnega računalnika, ki je sledil navodilom po tablicah z luknjicami in je opazno obogatil Pascalovo zasnovo s strojniškim znanjem.Stroj je deloval na paro in je po zasnovi in uporabi diferencialnih izračunov prvi in najpomembnejši preskok v razvoju računalniškega stroja. Babbage je običajno znan kot oče računalnika. Babbage je v zgodnjem 19. stoletju zasnoval in izumil prvi mehanični računalnik.

Gasparda de Pronya, je pri delu logaritmičnih tabel in trigonometrije prepuščal po zgledu na industrijsko metodo tekočega traku izračune manjših delov računskega izraza preprostih delavcem, ki so opravili svoje delo in prepustili drugi skupini izračune. Po delu na njegovem revolucionarnem diferenčnem stroju, zasnovanemu za pomoč pri navigacijskih izračunih, je leta 1833 spoznal, da je možna izvedba tudi mnogo bolj zapletene naprave(analitični stroj).Vnos programov in podatkov je predvidel s pomočjo luknjanih kartic, iznajdbo, ki je v tistem času omogočala krmiljenje tkalnih strojev. Kot izhod naj bi naprava uporabljala tiskalnik, črtalnik in zvonec. Stroj naj bi ravno tako bil zmožen luknjanja kartic s številkami, kar bi lahko uporabil kasneje med procesom izračunavanja. Stroj je bil približno stoletje pred časom. Vse sestavne dele bi morali izdelati ročno, kar je bil velik problem za napravo, sestavljeno iz tisoče sestavnih delov. Sčasoma je zaradi odločitve angleške vlade, da zaustavi financiranje, projekt počasi zamrl.

Prvi analogni računalniki

V prvi polovici 20. stoletja so vedno več znanstvenih zahtev podprli številni vedno bolj izpopopolnjeni analogni računalniki, ki so za osnovo izračunov uporabljali mehanični ali električni način obdelave izračuna. Toda, vsi ti stroji niso bili programabilni in jim je s tem primanjkovalo prilagodljivosti in natančnosti sodobnih digitalnih računalnikov. Prvi sodobni analogni računalnik je bil stroj za napovedovanje plime, ki ga je izumil Sir William Thomson, Lord Kelvin leta 1872.

Diferencialni analizator, mehanični analogni računalnik zasnovan za reševanje diferencialnih enačb s pomočjo integralov, ki je uporabljal kolesca in diske, je leta 1876 izdelal James Thomson, brat bolj slavnega Lorda Kelvina.

Obdobje sodobnih računalnikov

Način delovanja sodobnega računalnika je prvi v svoji razpravi O izračunljivih številih leta 1936 opisal računalniški znanstvenik Alan Turing. Turing je ponovno določil meje dokazov in izračunov, ki jih je leta 1931 nakazal Kurt Gödel; Gödelov splošni formalni jezik na osnovi aritmetike je nadomestil z izmišljenimi in prav tako formalnimi napravami, ki so postale znane kot Turingovi stroji. Dokazal je, da bi neka taka naprava lahko bila sposobna izvesti katerokoli nedvoumno matematično operacijo, če bi le bila predstavljena v obliki algoritma.

Prvi elektromehanični računalniki

Herman Hollerith je leta 1889 razvil in patentiral elektromehansko napravo (tabulator), ki je uporabljala luknjane kartice, ter z njo pohitril statistično obdelavo podatkov; popis prebivalstva v ZDA leta 1890 je bil tako opravljen v dveh letih in pol, prejšnjega (1880) pa so obdelovali 7 let. Leta 1896 je ustanovil podjetje Tabulating Machine Company. To se je leta 1911 združilo z dvema drugima podjetjema v Computing Tabulating Recording Corporation, ki se je kasneje preimenovalo v IBM.

Zgodnji digitalni računalniki so bili elektromehanski; električna stikala so za izvedbo računskih operacij usmerjala mehanične releje. Tovrstne naprave so imele nizko operativno hitrost in so jih sčasoma nadomestili mnogo hitrejši popolnoma električni računalniki, ki so uporabljali vakuumske cevi oz. elektronke. Računalnik Z2, ki ga je leta 1939 izdelal nemški inženir Konrad Zuse, je bil eden najzgodnejših primerov elektromehanskega relejnega računalnika. Leta 1941 je Zuse nadgradil svojo predhodno napravo z Z3, prvim delujočim elektromehaničnim programabilnim, popolnoma avtomatskim digitalnim računalnikomZ3 je sestavlljalo 2000 relejev, kar je omogočalo 22 bitne zloge, ki so usmerjali delovno frekvenco 5–10 Hz.

Pojav elektronskih programabilnih računalnikov na osnovi elektronk

Polno elektronski elementi so kmalu nadomestili njihove mehanske in elektromehanske ekvivalente, nekako v času, ko so digitalni izračuni nadomestili analogne. Inženir Tommy Flowers, ki je v 1930ih delal pri poštnem raziskovalnem uradu v Londonu, je pričel raziskovati možne načine uporabe elektronike v telefonskem prometu. Poskusna oprema, ki jo je zgradil leta 1934, je v redno uporabo prešla 5 let kasneje, pri čemer je z uporabo tisočev vakuumskih cevi del telefonske centrale spremenil v elektronski sistem za obdelavo podatkov. V ZDA sta leta 1942 John Vincent Atanasoff in Clifford E. Berry na Univerzi v Iowi razvila in testirala računalnik Atanasoff–Berry Computer, prvi »avtomatski elektronski digitalni računalnik. Tudi ta naprava je bila popolnoma elektronska in je delovala na osnovi 300 elektronk, pri čemer je za shranjevanje podatkov uporabljala mehanski vrteči se boben.Med drugo svetovno vojno so Britanci v Bletchley Parku dosegli vrsto pomembnih uspehov pri razvozlavanju šifriranih nemških vojaških sporočil. Nemški šifrirni stroj, Enigma, so sprva napadli s pomočjo elektro-mehanskih bomb. Za strtje bolj zapletenega stroja Lorenz SZ 40/42, ki so ga uporabljali za vojaška sporočila na višjih nivojih poveljevanja, so Max Newman in sodelavci nastavili prej omenjenega Flowersa, ki je med februarjem in koncem leta 1943 zgradil stroj z imenom Colossus. Po zaključku funkcionalnih preizkusov decembra leta 1943 so Colossus 18. januarja 1944 prenesli v Bletchley Park in z njim napadli prvo sporočilo 5. februarja.Ameriški ENIAC je bil prvi elektronski programabilni računalnik, zgrajen v ZDA. Čeprav je bil ENIAC podoben Colossusu, je bil znatno hitrejši in prilagodljivejši. Nedvomno je bil po Turingu popolna naprava in je lahko izračunal katerikoli problem, ki je ustrezal njegovi količini spomina.Tako kot pri Colossusu, je bil “program” na ENIACu določen s pomočjo nastavitev povezovalnih kablov in stikal, kar je znatno drugače kot je to s programi postalo običajno v elektronskih napravah kasneje.

Shranjevanje programov odpravi potrebo po vsakokratnem ožičenju

Prve računske naprave so uporabljale statične programe. Sprememba delovanja je zahtevala ponovno razmestitev žic in prestavitev strukture. To se je spremenilo z uporabo računalnika, ki je program shranil. Tak računalnik po zasnovi vsebuje nabor ukazov in lahko v spominu hrani skupek ukazov (računalniški program), ki v podrobnostih opredeljuje izračun. Teoretično osnovo za v računalniku hranjeni program je v svoji objavi leta 1936 obdelal Alan Turing. Leta 1945 se je Turing pridružil angleškemu Nacionalnemu laboratoriju za fiziko in pričel delo pri razvoju digitalnega računalnika z elektronsko hranjenim programom.

Manchester Small-Scale Experimental Machine (SSEM) je bil prvi računalnik s shranjenim programom na svetu. Zgradili so ga na Victoria University of ManchesterFrederic C. Williams, Tom Kilburn in Geoff Tootill. Prvi program je izvedel 21. junija 1948. Zasnovan je bil kot testni poligon za Williamsovo cev, prvo RAM digitalno spominsko napravo. Čeprav je bil računalnik za tisi čas »majhen in primitiven«, je bil vendarle prva delujoča naprava, ki je vsebovala elemente, ki danes sestavljajo jedro sodobnih računalnikov

V računalnikih tranzistorji nadomestijo vakuumske cevi

Dvopolni tranzistor so izumili leta 1947. Od leta 1955 dalje so v računalnikih tranzistorji nadomestili vakuumske cevi in pripomogli k vzponu računalnikov. V primerjavi z vakuumskimi cevmi imajo tranzistorji precej prednosti: so manjši, potrebujejo manj električne moči kot vakuumske cevi, in s tem oddajajo manj toplote. Na Univerzi v Manchestru je skupina pod vodstvom Toma Kilburna zasnovala in zgradila napravo, ki je uporabljala novo odkrite tranzistorje namesto cevi. Njihov prvi tranzistorski računalnik, in s tem tudi prvi na setu, je bil dokončan leta 1953, druga različica pa aprila 1955. Kljub temu pa je naprava vsebovala cevi, s pomočjo katerih je delovala pri 125 kHz in brala ter zapisovala na spominske magnetne bobne, zaradi česar ni bila prva popolnoma tranzistorska naprava na svetu.

Integrirana vezja nadomestijo tranzistorje

Do naslednjega večjega napredka v računski moči je prišlo s pojavom integriranih vezij. Integrirano vezje si je prvi zamislil radarski znanstvenik Geoffrey W.A. Dummer, ki je delal na britanskem Ministrstvu za obrambo. Dummer je prvič javno predstavil svoj opis integriranega vezja na Simpoziju o napredku zmogljivih elektronskih sestavnih delov v Washingtonu 7. maja 1952.

Prve praktične primere integriranih vezij sta izdelala Jack Kilby v podjetju Texas Instruments in Robert Noyce v Fairchild Semiconductor. Kilby je svoje začetne ideje s področja integriranih vezij zabeležil julija 1958 in uspešno predstavil delujoči integrirani primer 12. septembra 1958. V svoji patentni prijavi z dne 6. februarja 1959 je Kilby opisal svojo novo napravo kot “telo iz polprevodnega materiala … znotraj katerega so vsebovani vsi sestavni deli elektronskega vezja. Robert Noyce je predstavil svojo idejo integriranega vezja, le pol leta kasneje kot Kilby. Njegov čip je rešil precej praktičnih težav, ki jih Kilbyev ni. Ena glavnih izboljšav je bila, da je Fairchild Semiconductor izdeloval čipe na osnovi široko dostopnega silicija, medtem ko je bil Kilbyev čip izdelan iz germanija.V obdobju med letoma 1978 in 1988 je v Sloveniji delovalo tudi podjetje Iskra Delta, eno redkih slovenskih podjetij z lastnim razvojem računalnikov. Podjetje je v najboljših časih zaposlovalo okoli 2000 strokovnjakov in drugega osebja. Podjetje je razpadlo po odpiranju vzhodnoevropskih trgov in delno tudi zaradi zamujanja pri sledenju novim tehnologijam.

12. avgusta 1981 je IBM predstavil IBM Personal Computer. IBM PC je uporabljal takrat nov procesor Intel 8088. Tako kot ostali 16 bitni CPU-ji, je lahko uporabljal do 1 megabajtspomina in je uporabljal 8-bitni dostop podatkovnega vodila do spomina in vhodno/izhodnih naprav. Taka zasnova je omogočila uporabo obsežne, široko dostopne in relativno cenene družine 8 bitnih združljivih (kompatibilnih) podpornih čipov. IBM se je za uporabo čipa Intel 8088 odločil po predhodnem testiranju procesorjev Motorola 68000 in Intel i8086, saj je za slednja ocenil, da sta za namen uporabe prezmogljiva. IBMov ugled v poslovnem svetu je omogočil, da je arhitektura IBM PC zasedla znaten del trga poslovne uporabe, in precej manjših podjetij, ki so prodajale IBM-združljivo programsko in strojno opremo, je hitro zraslo po velikosti in pomenu, med njimi npr. Tecmar, Quadram, AST Research, in Microsoft.

Mobilnost računalnikov in vzpon pametnih telefonov

Nadaljevanje miniaturizacija računalniških naprav, napredek v trajanju avtonomije prenosnih baterij in drugi dejavniki so v 1990-ih botrovali vedno večji popularnosti prenosnih računalnikov. Isti razlogi so izdelovalcem omogočili vgradnjo vedno manjših in zmogljivejših sestavnih delov v mobilne telefone. Kasneje se pojavijo tako imenovani pametni telefon, ki uporabljajo različne operacijske sisteme ter na tržišču postajajo po številu prevladujoče računalniške naprave.