从继电器到芯片
继电式计算机
世界上第一台继电式计算机在1935年由康拉德·楚泽制造，用继电器制造计算机有很严重的缺点，因为它们是机械性的，利用金属片的弯曲和伸直状态进行工作，频繁的工作可能导致其断裂。1947年，一只飞蛾飞进了继电器中导致了故障，这就是bug的来历。
真空管
真空管是一种可以替代继电器的元件，它最大的好处在于真空管的状态可以在百万分之一秒内发生转变，这个速度比继电器快1000倍，但是它同样存在很多问题，如价格昂贵、耗电量大、产生热量太多容易被烧坏，拥有巨量真空管的计算机中每隔几分钟就会有真空管烧坏，而且很难被立即检测。到1945年，真空管已经完全取代了继电器，称为第一台电子计算机的基础。
图灵、冯·诺依曼、香农
艾伦·M·图灵为英国巨像计算机做出了巨大贡献，撰写了两篇非常有影响的论文，让他在计算机领域成为大名鼎鼎的人物，第一篇论文发表于1937年，首次提出了可计算性（computability）这个概念，用来分析哪些事情计算机可以完成，为计算机构想了一个抽象模型，这就是图灵机（Turing Machine）。第二篇论文是关于人工智能的，他介绍了一种测试机器智能的方法，即图灵测试法（Turing Test）。
ENIAC（电子数字积分计算机）使用了18000个真空管并在1945年完成，这吸引了约翰·冯·诺依曼的注意。他和EDVAC（ENIAC的一个后续产品）的设计者们敏锐地感觉到计算机内部应该用二进制数而不是十进制，计算机中还应该有存储器来存储程序执行中产生的数据，程序应该在存储器中顺序存放，允许条件跳转，这就是非常著名的存储程序概念（stored-program concept），这种计算机我们称之为冯·诺依曼结构，上次我们设计的计算机就是典型的冯·诺依曼计算机。随之产生的还有冯·诺依曼瓶颈，那就是为了执行指令需要花费大量时间将这些指令从计算机中取出，这促使了磁芯存储器的发明。
克劳德·香农在1948年将位的概念介绍给了全世界，他开创了信息论，研究数字信息在干扰中的传播。
晶体管
1947年，贝尔实验室的两个物理学家偶然制作出一种放大器，这就是第一个晶体管，它是20世纪最重要的发明之一。这种元件利用控制半导体的导电性能实现对电路的控制，晶体管的体积比真空管更小，需要的电量更少，产生的热量更少，而且持久耐用。目前半导体多数由硅来制造，有这种物质才诞生了众多的半导体和计算机公司，这些公司云集的区域被人称为硅谷。
芯片
晶体管虽然体积很小，但是要用导线将晶体管连接起来组成计算机一样非常繁琐，这促使了集成电路的诞生，这种元件不采用连线而是由固体快组成电子设备，它有多个层次，将不同层次的隔离区连接起来就能实现电路的功能，集成电路又叫IC，被人们称之为芯片。
影响集成电路的两个因素，一个是电压，一个是传播时间，通常以纳秒来形容芯片的传播时间（输入端发生变化引起输出端发生相应变化所需要的时间）。芯片中的振荡器是由石英晶体构造的，每秒至少振荡一百万个周期。
英特尔公司在1970年发售了第一款产品，一个可以存1024位数据的芯片，至此，整个处理器都可以放入一个芯片中了。后来的Intel 4004芯片是第一块计算机芯片，也就是微处理器，它拥有2300个晶体管。微处理器性能有以下几个衡量标准：
1、4004是一个4位微处理器，也就是它处理器中的数据通路宽度只有4位，每次计算只能处理4位的数据。到目前为止，已经发展到64位了。
2、它每秒最大时钟频率为108000周期，即108KHz，时钟频率是指连接到微处理器并驱动它运行的振荡器的最大频率，超过次频率处理器将不能工作，它也被称为主频，是计算机速度的重要决定因素。至今这个数字已经发展到500MHz。
3、它的可寻址存储器只有640字节，现在这个数字已经发展到几个GB。