Zgodovina razvoja računalnikov

Magnetni polnilnik se je uporabljal do leta 1960 oziroma do takrat ko je bil nadomeščen s polprevodniškim pomnilnikom.

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 Kevin 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 Kevina. Umetnost mehaničnega analognega računanja je vrh dosegla z diferencialnim analizatorjem, ki sta ga na MIT leta 1927 zgradila H. L. Hazen in Vannevar Bush. Naprava je bila zgrajena na osnovi mehaničnih integratorjev Jamesa Thomsona in ojačevalcev navora, izumom H. W. Niemana. Preden je bila njihova zastarelost očitna, so zgradili 12 tovrstnih naprav.

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. Dokazal je tudi, da ni rešitve za tako imenovani Entscheidungsproblem (odločitveni problem), in sicer tako, da izračunljivost problema za Turingov stroj ni vnaprej določena: na splošno ni možno z algoritmom za katerikolo izbrano kombinacijo vhodnih podatkov in algoritmov določiti, ali bo posamezni Turingov stroj program zaključil ali bo tekel do neskončnosti.

Vpeljal je tudi izraz »Splošni stroj« (sedaj bolj znan kot splošni oz. univerzalni Turingov stroj), ki je izraz za stroj, ki lahko izvede katerokoli operacijo drugega računskega stroja, ali, z drugimi besedami, računsko operacijo ali izračun na osnovi programa, shranjenega na traku, s čimer dosežemo programabilnost naprave. Von Neumann je potrdil, da je osnovni koncept sodobnega računalnika plod teh Turingovih spoznanj. Turingovi stroji so še danes osnovni predmet računske teorije. Razen omejitev, ki so posledica njihovih končnih spominskih zmožnosti, za sodobne računalnike privzemamo, da so popolni po Turingu, kar pomeni, da imajo univerzalnemu Turingovemu stroju ustrezajočo zmožnost izvajanja algoritmov.

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 računalnikom. Z3 je sestavlljalo 2000 relejev, kar je omogočalo 22 bitne zloge, ki so usmerjali delovno frekvenco 5-10 Hz.Programska koda in podatki so se hranili na luknjanem celuloidnem filmskem traku. V nekaterih pogledih je bil podoben sodobnim računalnikom, prvi pa je omogočal številne napredne zmožnosti, npr. števila s plavajočo vejico. Zamenjava za izvedbo zahtevnega desetiškega sistema (ki ga je predvidel Charles Babbage) z mnogo enostavnejšim dvojiškim je pomenila, da so Zusejeve naprave bile enostavnejše za izdelavo in predvidoma bolj zanesljive, zlasti upoštevaje takratno stanje tehnologije. Z3 je bil najverjetneje po Turingu popoln stroj.