pienoiskuva|Burroughsin mekaaninen laskukone vuodelta 1890 Tietokonetekniikan historia käsittää niin tietokoneen, tietotekniikan, automaation kuin laskennan ja ihmisen ajattelun samanaikaisen kehittymisen näiden suhteen. Nykyaikaisen tietokoneen kehitys alkoi sähköisistä laskentalaitteista ja kehitys on kulkenut rele- ja putkikoneista transistoritietokoneiden kautta mikrokontrollereihin ja mikroprosessoreihin. Ensimmäiset tietokoneet 1940-luvulla oli tehty sotilaallisiin tarkoituksiin, muun muassa Saksan ja Japanin salakirjoitusjärjestelmien murtamiseen. Tietokonetta käytettiin aluksi ensisijaisesti laskemiseen (vrt. ). Nykyään tietokone ohjaa monesti laajoja järjestelmiä, esimerkiksi tietokoneohjattua tuotantoa, ase-, tiedustelu- tai johtamisjärjestelmää, liikennevaloja, puhelinkeskuksia, Internetin reitittimiä, autoja, pesukoneita, lähes kaikkia teknisiä järjestelmiä. Nykyaikaisen yhteiskunnan teknologinen pohja on keskeisesti tietokonetekniikkaa. Sulautetut järjestelmät ovat merkittävä kohde tietokonetekniikalle.

Laskennan ja matemaattisen kielen kehittyminen Tietotekniikan kehityksen ensi askeleena voidaan pitää puhutun kielen kielioppia, joka laajensi kielen ilmaisukykyä.Wiio 2007, s. 48 Sivilisaatioiden syntyessä hallinnolle ja kaupalle tärkeämmät numerot ja laskenta kehittyivät usein ennen kirjoitustaitoa.Wiio 2007, s. 55 Ensimmäisenä laskukoneena voidaan pitää helmitaulua. Seuraava askel automaation suuntaan oli reikäkortin käyttöönotto Joseph Marie Jacquardin kutomakoneissa. Herman Hollerith sai vuoden 1890 Yhdysvaltain väestönlaskennan johtajalta tehtäväksi mekanisoida tiedonkäsittelyä. Hollerith tunsi Jacguardin kutomakoneen. Hollerith kehitti menetelmän, jossa korttien reikien läpi menevä tikku kytki sähköimpulssit, joita sitten laskettiin. Vuoden 1880 väestön laskennan tuloksia oli laskettu 7 vuotta ja nyt päästiin kahteen ja puoleen vuoteen, vaikka henkilöä kohti kerättiin aikaisemman viiden kysymyksen sijasta 200 kysymystä. Hollerith perusti yrityksen nimeltä ”Tabulating Machine corporation” TMC. Vuoden 1910 väestönlaskenta annettiin hintasyistä toisille yrityksille ja TMC joutui taloudellisiin vaikeuksiin. TMC yhdistyi kolmen muun alan yrityksen kanssa, jolloin toimitusjohtajaksi ja pääomistajaksi tuli Thomas J. Watson. Hän muutti yrityksen nimeksi myöhemmin ”International Business Machines” IBM.Wiio 2007, s. 211–214

Tietokoneiden kehittyminen Tietokonesukupolvet Tietotekniikan historia kuvataan usein jakamalla tietokoneet neljään sukupolveen: rele- ja elektroniputkikoneet transistorikoneet (TTL-logiikka, ECL-logiikka) mikropiirikoneet mikroprosessorikoneet

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.Gleick s. 123–125 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.Wiio 2007, s. 215–224

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.Gleick s. 10–12 pienoiskuva|ENIAC 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.Kivikirveestä tietotekniikkaan, Reino Kero: "Atomiajasta" ATK-aikaan ja geeniteknologiaa, s. 286–290.

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.http://www.extra.research.philips.com/hera/people/aarts/_Philips%20Bound%20Archive/PTechReview/PTechReview-25-1963_64-234.pdf 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.

Ensimmäisen sukupolven tietokoneet

Ensimmäisen sukupolven tietokoneet käyttivät muun muassa elektroniputkia, releitä ja mekaanisia komponentteja toimintoihinsa. Charles Babbagen Analyyttinen kone (1837) – ensimmäinen yleiskäyttöisen tietokoneen tekninen kuvausThe Analytical Engine, The First Computer; John Walker, Fourmilab. Toteutus jäi pahasti kesken, mutta koneelle suunniteltu konekieli todettiin yli sata vuotta myöhemmin Turing-täydelliseksi. Konrad Zusen Z1 (1937) – ensimmäinen ohjelmoitava binääriaritmetiikkaa käyttänyt laskukone, saksalainen. Z1 oli rakenteeltaan täysin mekaaninen ja käytössä hyvin epäluotettava. Laitteessa oli pieni hajasaantimuisti (64 sanaa), mutta käskyt luettiin muistin sijaan reikänauhalta, eikä käskykantaan kuulunut hyppykäskyjä. pienoiskuva|Z3 Konrad Zusen Z3 (1941) – ensimmäinen luotettava ohjelmoitava binäärilaskukone. Vastasi loogisilta ominaisuuksiltaan Z1:tä mutta oli toteutettu releillä ja oli sen myötä riittävän luotettava insinöörien työkäyttöön. Zusen varhaiset koneet tuhoutuivat sodassa, joten niiden asema tunnustettiin vasta suhteellisen myöhään. Atanasoff-Berry Computer (1941) – ensimmäinen täysin elektroninen binäärilaskukone, yhdysvaltalainen. Ei ollut ohjelmoitava vaan oli tarkoitettu pelkästään yhtälöryhmien automaattiseen ratkaisemiseen. Varhainen digitaalinen tietokone. Colossus (1943) – ensimmäinen täysin elektroninen ohjelmoitava tietokone. Brittiläinen. Harvard Mark I (1944) – yhdysvaltalainen relepohjainen laskukone. Vastasi ohjelmointiominaisuuksiltaan suunnilleen Z3:ea mutta käytti desimaalijärjestelmää binäärijärjestelmän sijaan. ENIAC (1945)Paul E. Ceruzzi: A History of Modern Computing, sivu 21; MIT Press 2003 – ensimmäinen täysin elektroninen yleiskäyttöinen tietokone, yhdysvaltalainen. ENIAC oli Turing-täydellinen, mutta sen ohjelmointi vaati fyysistä kytkentöjen muuttamista. IBM SSEC (1948) Small-Scale Experimental Machine (SSEM) (1948) ja Manchester Mark I (1949) – prototyypit von Neumannin arkkitehtuurin toteuttavasta tietokoneesta, jotka johtivat Ferranti Mark 1:n toteuttamiseen. SSEM oli ensimmäinen tallennetun ohjelman tietokone eli ohjelmaa voitiin vaihtaa ilman fyysisiä muutoksia. EDVAC (1949) – ENIACin seuraaja, joka käytti binääristä järjestelmää desimaalisen sijaan EDSAC (1949) – ensimmäinen käyttökelpoinen von Neumannin arkkitehtuurin toteuttanut tietokone. Brittiläinen. BINAC (1949) – ensimmäisiä elektronisia tietokoneita Konrad Zusen Z4 (1950) – ensimmäinen kaupallinen tietokone. Tietokone oli vielä elektro-mekaaninen. Ferranti Mark 1 ja UNIVAC I (1951) – ensimmäiset kaupalliset yleiskäyttöiset elektroniset tietokoneet. Harwell Dekatron (1951) – ensimmäinen luotettavasti toimiva digitaalinen tietokone ORDVAC ja ILLIAC I (1952) – ensimmäinen sarjatuotettu tietokone: samoja ohjelmia voitiin suorittaa molemmissa. FACOM100 (1954) – ensimmäinen käytännöllinen japanilainen relepohjainen tietokone FUJIC (1956) – elektroniputkiin perustunut ensimmäinen japanilainen elektroninen tietokone FACOM128B (1959) – relepohjainen tietokone

Toisen sukupolven tietokoneet

pienoiskuva|IBM 7030:n piirilevy. Toisen sukupolven tietokoneet siirtyivät aiemmista tekniikoista diskreetteihin transistoreihin. Toisen sukupolven tietokoneita: TRADIC (1954) Harwell CADET (1956) Metrovick 950 (1956) ETL Mark III (1956) RCA 501 (1958) NEAC 2203 (1959) CDC 1604 (1959) PDP-1 (1959) IBM 1401 (1959) IBM 7030 (1961) LINC (1962) Atlas (1962) UNIVAC 1107 (1962) CDC 3000

1950-luvun jälkipuoliskolla otettiin käyttöön puolijohteisiin perustuvat transistorit, jolloin tietokoneiden komponentit ja energian tarve pienenivät oleellisesti ja luotettavuus parani. Germanium-transistorit olivat käytössä kunnes piipohjaisia opittiin valmistamaan.

CDC 6600 -tietokoneeseen suunniteltu piipohjainen transistori oli ensimmäinen, joka oli nopeampi kuin germaniumiin perustuva.

Atlas-tietokoneen supervisoria on kutsuttu "ensimmäiseksi tunnistettavaksi moderniksi käyttöjärjestelmäksi".

Kolmannen sukupolven tietokoneet pienoiskuva|CMOS-mikropiirin ohutkalvorakenne, joka pystytään tekemään muutaman kymmenen nanometrin viivanpaksuudella eli johtimen leveydellä.

Kolmannen sukupolven tietokoneet perustuivat mikropiireihin. Kolmannen sukupolven tietokoneita: IBM S/360 (1964) IBM 1130 (1965) RCA Spectra 70