註釋
在現代，機械計算機的應用已經完全被電子計算機所取代，其所相關的技術研究叫電腦科學，而「電腦技術」指的是將電腦科學的成果應用於工程實踐所衍生的諸多技術性和經驗性成果的總合。「電腦技術」與「計科學」是兩個相關而又不同的概念，它們的不同在於前者偏重於實踐而後者偏重於理論。此外，電子計數機亦被形象地稱作電腦。至於由數據為核心的研究則稱為資訊科技，通常人們接觸最多的是個人電腦。
電腦種類繁多，但實際來看，電腦總體上是處理訊息的工具。根據圖靈機理論，一部具有最基本功能的電腦，應當能夠完成任何其它電腦能做的事情。因此，只要不考慮時間和儲存因素，從個人數碼助理到超級電腦都應該可以完成同樣的作業。就是說，即使是設計完全相同的電腦，只要經過相應改裝，就應該可以被用於從公司薪金管理到無人駕駛飛船操控在內的各種任務。由於科技的飛速進步，下一代電腦總是在效能上能夠顯?地超過其前一代，這一現象有時被稱作「摩爾定律」。發明於20世紀的電腦以飛躍般的姿態發展，在21世紀的現在，已被應用於手提電話、電視、數位相機、遊戲機等生活用品之中。甚至自動驗票機、ATM終端機的控制、顧客管理、財務管理等，各種企業的業務也都仰賴電腦輔助。這些電腦都是由程式進行運作。
電腦在組成上形式不一，早期電腦的體積足有一間房屋的大小，而今天某些嵌入式電腦可能比一副撲克牌還小。當然，即使在今天依然有大量體積龐大的巨型電腦為特別的科學計算或面向大型組織的事務處理需求服務。比較小的，為個人應用而設計的稱為微型電腦（Personal Computer，PC），在中國地區簡稱為「微機」。我們今天在日常使用「電腦」一詞時通常也是指此，不過現在電腦最為普遍的應用形式卻是嵌入式，嵌入式電腦通常相對簡單、體積小，並被用來控制其它裝置-無論是飛機、工業機械人還是數碼相機。
上述對於電子電腦的定義包括了許多能計算或是只有有限功能的特定用途的裝置，然而當說到現代的電子電腦，其最重要的特徵是：只要給予正確的指示，任何一部電子電腦都可以模擬其他任何電腦的行為（只受限於其本身的儲存容量和執行速度）。據此，現代電子電腦相對於早期的電子電腦也被稱為通用型電子電腦。
本來，電腦的英文原詞「computer」是指從事數據計算的人。而他們往往都需要藉助某些機械計算裝置或模擬電腦。 這些早期計算裝置的祖先包括有算盤，以及可以追溯到公元前87年的被古希臘人用於計算行星移動的安提基特拉機械。隨?中世紀末期歐洲數學與工程學的再次繁榮，1623年德國博學家Wilhelm Schickard率先研製出了歐洲第一部計算裝置，這是一個能進行六位以內數加減法，並能通過鈴聲輸出答案的「計算鐘」。使用轉動齒輪來進行操作。
1642年法國數學家布萊士·帕斯卡在英國數學家William Oughtred所製作的「計算尺」的基礎上，將其加以改進，使能進行八位計算。還賣出了許多製品，成為當時一種時髦的商品。
1801年，法國人約瑟夫·瑪麗·雅卡爾對織布機的設計進行改進，使用一系列打孔的紙卡片來作為編織複雜圖案的程式。儘管這種被稱作「雅卡爾織布機」的機器並不被認為是一部真正的電腦，但是其可編程性質使之被視為現代電腦發展過程中重要的一步。
查爾斯·巴貝奇於1820年構想和設計了第一部完全可編程電腦。但由於技術條件、經費限制， 以及無法忍耐對設計不停的修補，這部電腦在他有生之年始終未能問世。約到19世紀晚期，許多後來被證明對電腦科學有?重大意義的技術相繼出現，包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍統計學家赫爾曼·何樂禮設計了一部製表用的機器，其中便應用打孔卡片來進行大規模自動數據處理。
在20世紀前半葉，為了迎合科學計算的需要，許多專門用途的、複雜度不斷增長的模擬電腦被研製出來。這些電腦都是用它們所針對的特定問題的機械或電子模型作為計算基礎。20世紀三四十年代，電腦的效能逐漸強大並且通用性得到提升，現代電腦的關鍵特色被不斷地加入進來。
1937年，年僅21歲的麻省理工學院研究生克勞德·香農發表了他的偉大論文《對繼電器和開關電路中的符號分析》，文中首次提及數碼電子技術的應用。他向人們展示了如何使用開關來實作邏輯和數學運算。此後，他透過研究萬尼瓦爾·布殊的微分模擬器進一步鞏固了他的想法。這是一個標誌?二進制電子電路設計和邏輯門應用開始的重要時刻，而作為這些關鍵思想誕生的先驅，應當包括：Almon Strowger，他為一個含有邏輯門電路的裝置申請了專利；尼古拉·特斯拉，他早在1898年就曾申請含有邏輯門的電路裝置；Lee De Forest，於1907年他用真空管代替了繼電器。
Commodore公司在1980年代生產的Amiga 500電腦
HP Jornada 690開啟了手提電話和電腦結合的早期概念
沿?這樣一條上下求索的漫漫長途去定義所謂的「第一部電子電腦」可謂相當困難。1941年5月12日，德國工程師Konrad Zuse完成了他的圖靈完全機電一體電腦「Z3」，這是第一部具有自動二進制數學計算特色以及可行的編程功能的電腦，但還不是「電子」電腦。此外，其他值得注意的成就主要有：
1941年夏天誕生的阿塔納索夫-貝瑞電腦是世界上第一部電子電腦，它使用了真空管計數機，二進制數值，可復用記憶體；在英國於1943年被展示的神秘的巨像電腦（Colossus computer），儘管編程能力極其有限，但是它使人們確信使用真空管既值得信賴，又能實作電氣化的再編程；哈佛大學的馬克一號；以及基於二進制的ENIAC，全名為電子數值積分計算器，這是第一部通用意圖的電腦，但由於其結構設計不夠彈性化，導致對它的每一次再編程都要重新連線電氣線路。
20世紀40年代的第二次世界大戰中，為訓練轟炸機飛行員，美國海軍曾向麻省理工學院探詢，是否能夠開發出一款可以控制飛行模擬器的計數機。軍方當初的設想只是希望通過該計數機將飛行員模擬操作產生的數據實時反映到儀表盤上。和以前的訓練系統林克訓練機不同，軍方計劃系統能儘可能真實地根據空氣動力學模型進行模擬，以使其能適用於各種不同類別的飛機。於是麻省理工創造了旋風工程，其製造出了世界上第一臺能夠實時處理數據的旋風電腦，併發明了磁芯存儲器。這為個人電腦的發展做出了歷史性的貢獻。
開發埃尼阿克的小組針對其缺陷又進一步完善了設計，並最終呈現出今天我們所熟知的馮·紐曼結構（程式儲存體系結構）。這個體系是當今所有電腦的基礎。 20世紀40年代中晚期，大批基於此一體系的電腦開始被研製，其中以英國最早。儘管第一部研製完成並投入運轉的是小規模實驗機（Small-Scale Experimental Machine，SSEM），但真正被開發出來的實用機很可能是EDSAC。
在整個20世紀50年代，真空管電腦居於統治地位。1958年9月12日在後來英特爾的創始人、Robert Noyce的領導下，發明了集成電路。 不久又推出了微處理器。1959年到1964年間設計的計數機一般被稱為第二代計數機。
到了60年代，電晶體電腦將其取而代之。電晶體體積更小，速度更快，價格更加低廉，效能更加可靠，這使得它們可以被商品化生產。 1964年到1972年的計數機一般被稱為第三代計數機。大量使用集成電路，典型的機型是IBM360系列。
到了70年代，集成電路技術的引入極大地降低了電腦生產成本，電腦也從此開始走向千家萬戶。1972年以後的計數機習慣上被稱為第四代計數機。基於大規模集成電路，及後來的超大規模集成電路。1972年4月1日，INTEL推出8008微處理器。1976年，史蒂夫·喬布斯和斯蒂夫·沃茲尼亞克創辦蘋果計數機公司。並推出其Apple I計數機。1977年5月Apple II型計數機發佈。1979年6月1日INTEL，發佈了8位元的8088微處理器。
1982年，微電腦開始普及，大量進入學校和家庭。1982年1月Commodore 64計數機發佈，價格595美元。 1982年2月80286發佈。時鐘〣頻率提高到20MHz，並增加了保護模式，可訪問640KB內存。 支援1MB以上的虛擬內存。每秒執行270萬條指令，整合了134000個電晶體。
1990年11月，微軟發佈第一代MPC（Multimedia PC，多媒體個人電腦標準）：處理器至少為80286/12 MHz （後來增加到80386SX/16 MHz），有光驅，傳輸率不少於150 KB/sec。1994年10月10日 Intel發佈75MHzPentium處理器。1995年11月1日，Pentium Pro發佈。主頻可達200MHz， 每秒鐘完成4.4億條指令，整合了550萬個電晶體。1997年1月8日Intel發佈Pentium MMX，對遊戲和多媒體功能進行了增強。
此後計數機的變化日新月異，1965年發表的摩爾定律不斷被應證，預測在未來十-十五年仍依然適用。
儘管電腦技術自20世紀40年代第一部電子通用電腦誕生以來以來有了令人目眩的飛速發展，但是今天電腦仍然基本上採用的是儲存程式結構，即馮·紐曼結構。這個結構實作了實用化的通用電腦。
儲存程式結構間將一部電腦描述成四個主要部分：算術邏輯單元、控制電路、記憶體及輸入輸出裝置。這些部件透過一組一組的排線連線（特別地，當一組線被用於多種不同意圖的數據傳輸時又被稱為總線），並且由一個時鐘來驅動（當然某些其他事件也可能驅動控制電路）。
概念上講，一部電腦的記憶體可以被視為一組「細胞」單元。每一個「細胞」都有一個編號，稱為位址；又都可以儲存一個較小的定長訊息。這個訊息既可以是指令（告訴電腦去做什麼），也可以是數據（指令的處理物件）。原則上，每一個「細胞」都是可以儲存二者之任一的。
算術邏輯單元（ALU）可以被稱作電腦的大腦。它可以做兩類運算： 第一類是算術運算，比如對兩個數碼進行加減法。算術運算部件的功能在ALU中是十分有限的，事實上， 一些ALU根本不支援電路級的乘法和除法運算（由是使用者只能透過編程進行乘除法運算）。第二類是比較運算，即給定兩個數， ALU對其進行比較以確定哪個更大一些。
輸入輸出系統是電腦從外部世界接收訊息和向外部世界反饋運算結果的手段。對於一部標準的個人電腦，輸入裝置主要有鍵盤和滑鼠，輸出裝置則是顯示器、印表機以及其他許多後文將要討論的可連線到電腦上的I/O裝置。
控制系統將以上電腦各部分聯繫起來。它的功能是從記憶體和輸入輸出裝置中讀取指令和數據，對指令進行解碼， 並向ALU交付符合指令要求的正確輸入，告知ALU對這些數據做哪些運算並將結果數據返回到何處。控制系統中一個重要元件就是一個用來保持跟蹤當前指令所在位址的計數器。 通常這個計數器隨?指令的執行而累加，但有時如果指令指示進行跳轉則不依此規則。
20世紀80年代以來ALU和控制單元（二者合稱中央處理器）逐漸被整合到一塊集成電路上，稱作微處理器。 這類電腦的工作模式十分直觀：在一個時鐘周期內，電腦先從記憶體中獲取指令和數據，然後執行指令，儲存數據，再獲取下一條指令。這個過程被反覆執行，直至得到一個終止指令。
由控制器解釋，運算器執行的指令集是一個精心定義的數目十分有限的簡單指令集合。一般可以分為四類：1）、數據移動 （如：將一個數值從儲存單元A拷貝到儲存單元B）2）、數邏運算（如：計算儲存單元A與儲存單元B之和，結果返回儲存單元C）3）、 條件驗證（如：如果儲存單元A內數值為100，則下一條指令位址為儲存單元F）4）、指令序列改易（如：下一條指令位址為儲存單元F）
指令如同數據一樣在電腦內部是以二進制來表示的。比如說，10110000就是一條Intel x86系列微處理器的拷貝指令代碼。 某一個電腦所支援的指令集就是該電腦的機器語言。因此，使用流行的機器語言將會使既成軟件在一部新電腦上執行得更加容易。所以對於那些機型商業化軟件開發的人來說，它們通常只會關注一種或幾種不同的機器語言。
更加強大的小型電腦，大型電腦和伺服器可能會與上述電腦有所不同。它們通常將任務分擔給不同的CPU來執行。今天， 微處理器和多核個人電腦也在朝這個方向發展。超級電腦通常有?與基本的儲存程式電腦顯著區別的體系結構。它們通常有?數以千計的CPU， 不過這些設計似乎只對特定任務有用。在各種電腦中，還有一些微控制器採用令程式和數據分離的哈佛架構（Harvard architecture）。
電腦的數位電路實作
以上所說的這些概念性設計的物理實作是多種多樣的。如同我們前述所及，一部儲存程序式電腦既可以是巴比奇的機械式的， 也可以是基於數碼電子的。但是，數碼電路可以透過諸如繼電器之類的電子控制開關來實作使用2進制數的算術和邏輯運算。 香農的論文正是向我們展示了如何排列繼電器來組成能夠實作簡單布爾運算的邏輯門。其他一些學者很快指出使用真空管可以代替繼電器電路。 真空管最初被用作無?電電路中的放大器，之後便開始被越來越多地用作數碼電子電路中的快速開關。當電子管的一個針腳被通電後，電流就可以在另外兩端間自由透過。
透過邏輯門的排列組合我們可以設計完成很多複雜的任務。舉例而言，加法器就是其中之一。 該器件在電子領域實作了兩個數相加並將結果保存下來-在電腦科學中這樣一個透過一組運算來實作某個特定意圖的方法被稱做一個演算法。 最終，人們透過數量可觀的邏輯門電路組裝成功了完整的ALU和控制器。說它數量可觀，只需看一下CSIRAC這部可能是最小的實用化電子管電腦。 該機含有2000個電子管，其中還有不少是雙用器件，也即是說總計合有2000到4000個邏輯裝置。
真空管對於製造規模龐大的門電路明顯力不從心。昂貴，不穩（尤其是數量多時），臃腫，能耗高，並且速度也不夠快-儘管遠超機械開關電路。 這一切導致20世紀60年代它們被電晶體取代。後者體積更小，易於操作，可靠性高，更省能耗，同時成本也更低。
集成電路是現今電子計數機基礎
20世紀60年代後，電晶體開始逐漸為將大量電晶體、其他各種電器元件和連線導線安置在一片硅板上的集成電路所取代。 70年代，ALU和控制器作為組成CPU的兩大部分，開始被整合到一塊晶片上，並稱為「微處理器」。沿?集成電路的發展史，可以看到一片晶片上所整合器件的數量有了飛速增長。第一塊集成電路只不過包含幾十個部件，而到了2006年，一塊Intel Core Duo處理器上的電晶體數目高達一億五千一百萬之巨。
無論是電子管，電晶體還是集成電路，它們都可以透過使用一種觸發器設計機制來用作儲存程式體系結構中的「儲存」部件。 而事實上觸發器的確被用作小規模的超高速儲存。但是，幾乎沒有任何電腦設計使用觸發器來進行大規模數據儲存。 最早的電腦是使用Williams電子管向一個電視屏或若干條水銀延遲線（聲波透過這種線時的走行速度極為緩慢足夠被認為是「儲存」在了上面） 發無線電子束然後再來讀取的方式來儲存數據的。當然，這些儘管有效卻不怎麼優雅的方法最終還是被磁性儲存取而代之。比如說磁芯記憶體， 代表訊息的電流可在其中的鐵質材料內製造恆久的弱磁場，當這個磁場再被讀出時就實作了數據恢復。動態隨機存取記憶體亦被發明出來。它是一個包含大量電容的集成電路，而這些電容器件正是負責儲存數據電荷-電荷的強度則被定義為數據的值。
