náhled|ENIAC byl první elektronkový počítač a první který pracoval podobně jako dnešní počítače (1946) náhled|Superpočítač Columbia v NASA (2003–2012) s 10 240 procesory Dějiny počítačů zahrnují vývoj jak samotného hardware, tak jeho architektury a mají přímý vliv na vývoj softwaru. První číslicové počítače byly vyrobeny ve 30. letech 20. století, avšak za jejich vynálezce je přesto považován Charles Babbage, který již v 19. století vymyslel základní principy fungování stroje pro řešení složitých výpočtů. Počítačů stále přibývá, jejich výkon roste a postupně zasahují do nejrůznějších oblastí lidského života.

Předchůdci První zařízení, která se později vyvinula v dnešní počítače, byla velmi jednoduchá a byla založena na mechanických principech. Vývoj probíhal až do poloviny 20. století ve dvou větvích: analogové počítače a číslicové počítače. Analogové počítače modelovaly problém převedením do jeho mechanické nebo elektrické analogie, číslicové pak jeho převedením na číselné hodnoty a jejich numerickým zpracováním. S vývojem číslicové techniky během 2. poloviny 20. století analogové počítače prakticky vymizely, používají se jen na specializovaná řešení.

Abakus Abakus vznikl přibližně před 5000 lety. Je prvním známým nástrojem, který usnadňoval počítání s čísly. Původně šlo jen o zaprášený kámen (starohebrejské slovo abaq znamená „prach“), který se používal v Babylonii již od poloviny třetího tisíciletí př. n. l. Nejstarším dochovaným exemplářem je salamiská tabulka, která pochází zhruba z roku 300 př. n. l., avšak historik Hérodotos popsal příklady pro tabulku tohoto typu již o více než století dříve. Ve starověkém Řecku a Římě se používala dřevěná nebo hliněná destička, do které se vkládaly kamínky („calculi“ – odtud název kalkulačka).

Logaritmické tabulky Roku 1614 objevil John Napier novou matematickou metodu, umožňující realizovat násobení a dělení pomocí sčítání a odčítání s využitím logaritmů. Následně byly v Anglii sestaveny první logaritmické tabulky. Po nich následovalo logaritmické pravítko, kde byla reálná čísla reprezentována vzdáleností na ose. Logaritmické pravítko bylo prakticky beze změny používáno dalších 200 let, pro výpočty nenáročné na přesnost se užívaly až do 70. let 20. století, kdy je prakticky nahradily kapesní kalkulačky.

Mechanické kalkulátory náhled| upright=1.2|Pascalina – mechanická sčítačka a odčítačka náhled|upright=0.8| Jacquardův tkalcovský stav (uprostřed vlevo je vidět nekonečný pás děrných štítků) První mechanické zařízení, které patrně sloužilo k výpočtům, je Mechanismus z Antikythéry (podle řeckého ostrova Antikythera, kde byl objeven vrak lodi), vzniklý někdy mezi roky 150 a 100 př. n. l. Podle dnešních poznatků sloužil k výpočtu kalendáře resp. polohy Slunce, Měsíce a planet. Mechanismus se skládal z více než třiceti ozubených koleček seřazených v rovnostranných trojúhelnících a na svou dobu byl skutečně miniaturní. Zajímavé je, že mechanizmus je nejspíš založen na heliocentrickém principu (tedy Země obíhá kolem Slunce), který se jako kosmologická teorie ujal v Evropě až o osmnáct století později.

Další známý mechanický kalkulátor sestavil roku 1623 Wilhelm Schickard z ozubených koleček z hodinových strojků (proto bývá nazýván „počítací hodiny“). Uměl sčítat a odčítat šesticiferná čísla a měl být prakticky použit Johannem Keplerem při astronomických výpočtech.

Známý francouzský matematik, fyzik a teolog Blaise Pascal vyrobil ve svých 19 letech v roce 1642 počítací stroj, který uměl sčítat a odčítat, nazvaný Pascalina. Gottfried Wilhelm Leibniz ho následoval v roce 1671 a kolem roku 1820 vytvořil Charles Xavier Thomas první úspěšný sériově vyráběný kalkulátor – Thomasův Arithmometr, schopný sčítat, odčítat, násobit a dělit. Ten byl převážně založen na Leibnizově přístroji. Technologie mechanických počítacích strojů se udržela až do 70. let 20. století.

Mechanické kalkulátory pracovaly v desítkové soustavě (včetně ENIACu), která je sice pro člověka obvyklá, je však implementačně složitější než v současnosti používaná dvojková soustava, kterou popsal Leibniz.

V roce 1725 použil Basile Bouchon děrovaný papír pro řízení tkalcovského stavu. O rok později v roce 1726 vylepšil Jean-Baptiste Falcon funkci spojením jednotlivých papírových karet, čím zjednodušil úpravy a změny programu. V roce 1801 použil francouzský vynálezce Joseph Marie Jacquard v tkalcovském stavu děrné štítky, které bylo možné vyměnit beze změny v mechanice samotného stavu. Tento okamžik je považován za milník v programovatelnosti strojů.

Nápad použít děrné štítky k programování mechanického kalkulátoru uplatnil v roce 1835 Charles Babbage. Děrný štítek obsahoval znaky ve formě kombinace dírek a umožňoval obsah opakovaně použít. K uchovávání dat a jejich pozdějšímu dalšímu využití použil poprvé děrné štítky Herman Hollerith, který se svou metodou vyhrál v roce 1890 v USA konkurz na sčítání lidu (to předchozí totiž trvalo plných 7 let). Jeho firma se později stala základem slavné počítačové společnosti IBM a tento charakter zpracování dat se udržel dalších 100 let. Pro analýzu a další zpracování dat na děrných štítcích byly vyvíjeny specializované stroje – děrovače, tabelátory a třídiče.

Technologie děrných štítků o něco později umožnila návrhy prvních programovatelných strojů. Dodnes existují počítače, které technologii děrných štítků používají. Tehdejší metoda programování spočívala v tom, že programátor předal své děrné štítky ke zpracování do výpočetního střediska a čekal, jestli získá výsledky nebo výpis chybových hlášení. Pokud došlo k chybě, musel zpětně zapracovat opravu do svého programu, který mezi tím již dále vylepšil. Poté znovu odeslal štítky do výpočetního střediska a celý cyklus se opakoval.

První programovatelné stroje náhled|Babbageho analytický stroj V roce 1833 Charles Babbage pokročil od vývoje svého „Diferenciálního stroje“ (Difference engine) k lepšímu návrhu „Analytického stroje“ (Analytical engine), který se stal prvním univerzálním Turingovsky úplným počítačem (dokáže emulovat jiné stroje pouhou změnou programu bez nutnosti fyzické přestavby). Jeho cílem bylo postavit univerzální programovatelný počítač používající jako vstupní médium děrné štítky. Struktura stroje obsahovala „sklad“ (paměť) a „mlýnici“ (procesor), což mu umožňovalo činit rozhodnutí a opakovat instrukce – přesně jako to dělají dnešní počítače pomocí příkazů IF … THEN … a LOOP (resp. FOR). Jeho počítač měl pracovat s 50místnými čísly s pevnou desetinnou čárkou. Uvažovaný pohon měl obstarat parní stroj. Pokus o sestavení stroje skončil neúspěšně, když byl nejprve zpomalen hádkami s řemeslníkem nepřesně vyrábějícím ozubená kola a později zcela zastaven kvůli nedostatečnému financování. Babbage zjistil, že pro svůj stroj bude potřebovat programátora. Najal tedy mladou ženu jménem Ada Lovelace (dceru básníka Byrona), která se tak stala prvním programátorem na světě (jako nadaná matematička se aktivně podílela na vývoji stroje a teorie programování) a na její počest byl nazván programovací jazyk Ada.

Stroje pro hromadné zpracování dat Přímým předchůdcem dnešních počítačů je použití (jednoúčelových) strojů pro hromadné zpracování dat, které využívaly děrné štítky. Při 11. sčítání lidu v USA v roce 1890 jejich použití navrhl a realizoval Herman Hollerith, stejně jako použití zmíněných děrných štítků pro uložení a kódování získaných dat (jeho firma se později změnila na firmu IBM).

Nultá generace Za kalkulačky nulté generace jsou považovány elektromechanické počítače využívající většinou relé. Pracovaly obvykle s taktem okolo 100 Hz, prováděly tedy asi 100 elementárních operací za sekundu. Hybnou silou vývoje nulté generace se stala druhá světová válka, kdy došlo k velkému pokroku souběžně v různých částech světa.

Z1 náhled|Reprodukce počítače Z1|200px První, komu se podařilo sestrojit fungující počítací stroj, byl německý inženýr Konrad Zuse. V roce 1934 začal pracovat na konstrukci mechanické výpočetní pomůcky a po řadě různých zdokonalení dokončil v roce 1936 základní návrh stroje pracujícího v dvojkové soustavě s aritmetikou v plovoucí čárce a programem na děrné pásce (jako nosič byl použit kinofilm). Neznalost prací Babbage a jeho následovníků však měla za následek, že Zuse do svého projektu nezahrnul podmíněné skoky. Přes tento nedostatek však můžeme tvrdit, že roku 1938 spatřil světlo světa první počítač nazvaný Z1. Byl ještě elektromechanický s kolíčkovou pamětí na 16 čísel a byl velmi poruchový, pro praktické použití nevhodný.

Z2, Z3 Konrád Zuse proto přistoupil ke stavbě počítače Z2, který již obsahoval asi 200 relé. Paměť však byla stále ještě mechanická, převzatá ze Z1. Potom se Zuse spojil s Helmutem Schreyrem a společně se pustili do vývoje ještě výkonnějšího počítače Z3, který dokončil v roce 1941. Tento první prakticky použitelný počítač na světě obsahoval 2600 elektromagnetických relé a byl užíván též k výpočtům charakteristik balistických raket V-2. Pracoval ve dvojkové soustavě a prováděl až 50 aritmetických operací s čísly v pohyblivé řádové čárce za minutu (ani ne jedna za sekundu). Paměť byla na tehdejší dobu velká, 64 čísel po 22 bitech. Údaje se ručně zadávaly pomocí klávesnice. V roce 1998 Raúl Rojas prokázal, že i přes absenci instrukce podmíněného skoku je Turingovsky úplný (viz výše odstavec První programovatelné stroje), i když bylo nutné pomocí smyček vypočítat a následně zahodit všechny nepotřebné výsledky. Počítač byl v roce 1944 zničen při náletu.

ABC V říjnu 1939 sestavil americký profesor John V. Atanasoff elektronický počítač ABC (Atanasoff–Berry computer), který sloužil k řešení lineárních rovnic v oblasti fyziky.

Colossus

Roku 1943 zkonstruoval pro Bletchley Park anglický inženýr Thomas H. Flowers (1905–1998) počítač Colossus Mark I určený k luštění německých zpráv nejvyššího velení, šifrovaných pomocí zařízení Lorenz SZ40/42 (Schlüsselzusatz, tj. přídavek k běžnému dálnopisu) nebo úplného šifrovacího stroje Siemens & Halske T52 }ve spojeneckém kódu Sturgeon a Tunny), který se nazýval. Colossus Mark I obsahoval asi 1700 vakuových elektronek a byl dodán v lednu 1944, v červnu téhož roce byl zprovozněn Colossus Mark II s 2500 eletronkami. Collosus nikdy nesloužil pro luštění zpráv šifrovaných zařízením Enigma. https://www.cryptomuseum.com/crypto/colossus/index.htm

Mark I

náhled|Pravá strana počítače Mark I náhled|Počítač Colossus Mark II