計算機的發(fā)展，都是以硬件的變革作為主要標志。

在第一代計算機以前的計算工具，是機械式或機電式的。典型的代表是計算尺和手搖計算機。因為其計算速度慢、精確度差、成本高，特別是不能按照事先儲存的程序自動進行算術和邏輯運算，不能算是現(xiàn)代意義上的計算機。

第一代計算機是電子管計算機。普遍認為1946年2月開始運行的電子數(shù)字積分計算機埃尼阿克（ENIAC)是第一臺電子計算機的代表。它使用真空式電子管作為運算邏輯控制部件?！獋€邏輯電路由一個或多個電子管組成。為了適應當時的運算速度，最初采用陰極射線管或超聲延遲線作為原始數(shù)據(jù)和結果的存儲器，而后改用磁鼓存儲器。輸入輸出設備則沿襲機電式高級分類統(tǒng)計設備，如穿孔卡片機、穿孔紙帶機和擊打式印刷機。電路設計原則是盡量減少電路，簡化邏輯。組裝工藝采用焊接連線，組裝密度低，體積龐大。檢測手段采用電工測試儀表和示波器。

由于有了存儲器，能將程序像數(shù)據(jù)一樣儲存并調(diào)用出來運行。因而很快實現(xiàn)了自動運行儲存程序的方式。但是由于硬件設備制造成本異常昂貴，且體積龐大，所以程序長度和數(shù)據(jù)精度都極為有限。這種計算機的類型和數(shù)量不多，主要用于軍事方面，解決當時較為復雜的科學和工程計算。由于當時技術落后，所以抗干擾能力低，對機房環(huán)境要求高，系統(tǒng)可靠性較差。整機平均故障間隔時間的期待目標是數(shù)十小時, 然而事實上，經(jīng)常只能使用數(shù)百秒或稍多一些時間，就要停頓一次。

第二代計算機稱為晶體管計算機。20 世紀50年代制成的晶體管電路是用于運算邏輯和控制部分的主要硬件。具有工作速度快、可靠性高、用電量少、體積小、成本低廉、適宜大批量生產(chǎn)等優(yōu)點。第二代計算機曾使用過多種器件作為存儲器，例如磁膜存儲器、磁泡存儲器、磁桿存儲器和全息照相存儲器，但都只是曇花一現(xiàn)，最終穩(wěn)定在磁心存儲器。磁鼓存儲器和磁盤存儲器作為大容量輔助存儲器。外圍設備增加了磁帶機和顯示器等。硬件的設計原則是提高整機性能，采用較復雜的邏輯結構，滿足應用對計算機的性能和功能的各種要求。制造時采用印制板和繞接連線，提高了組裝密度，減小了體積。檢測手段升始采用自檢電路（如奇偶校驗)，改善了維護條件?？垢蓴_能力與可靠性也有提高。當時，計算機整機硬件可靠性的檢測標準是平均間隔時間1000小時以上。由于硬件的進步，開拓了計算機應用的新領域。從以軍事領域，轉入以經(jīng)濟為主的廣大應用領域，在科學和工程計算，事務處理和過程控制等方面得到更廣闊的應用。

第三代計算機稱為集成電路計算機。1958年出現(xiàn)的半導體集成電路被用于制造計算機的運算、邏輯和控制電路。這時的集成電路只能把100個以下的元器件集成在一塊芯片上，稱為小規(guī)模集成電路，不但縮小了體積，運算速度和系統(tǒng)可靠性都得到提高。主存儲器仍然是磁心存儲器,作為輔助存儲器的磁鼓存儲器逐漸被淘汰，磁盤存儲器占據(jù)了絕對優(yōu)勢的地位。磁帶機成為重要的輸入輸出設備。還出現(xiàn)了多種非擊打式印刷設備，軟磁盤開始被采用。由于數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，計算機進入網(wǎng)絡環(huán)境，由電傳打字機發(fā)展起來的終端設谷，也成為重要的外圍設備。硬件的設計原則是規(guī)范化。集成電路制造使整機生產(chǎn)便于做到規(guī)范化、自動化。多層印制電路板和高密度組裝普遍用于制造工藝。自檢電路的廣泛使用，出現(xiàn)了如邏輯分析儀一類的較為復雜的檢測設備。由計算機自行檢測硬件故障的檢測程序和診斷程序日趨完善。

第四代計算機的硬件標志是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。雖然只是在集成度上出現(xiàn)量的變化（一個芯片上能集成元器件10萬只以上)，但性能卻產(chǎn)生質的飛躍。首先，由一片或幾片芯片組成的微處理器，讓微型計算機進入人類的社會生活，大規(guī)模地開拓了計算機應用的新領域。半導體存儲器終于解決了斷電后的信息丟失問題，取代延續(xù)兩代之久的磁心存儲器。圖形、圖像和聲音的輸入輸出設備，在技術上逐漸成熟，陸續(xù)被采用。硬件的設計原則仍然是簡化邏輯，實現(xiàn)高性能，保持規(guī)范化。制造工藝還是采用多層印制電路板和高密度組裝，但是重點已轉到集成電路芯片的制造上。計算機可靠性進一步提高，檢測工作主要由計算機測試軟件自動完成。

綜上所述，微電子技術、光電子技術、磁記錄技術、精密機械技術、高密度組裝加工技術等是促進現(xiàn)代計算機硬件發(fā)展的關鍵。計算機硬件對這些技術的成熟程度和質量保證又提出很高的要求，所以計算機硬件的水平，通常反映出同一時期電子及精密機械工業(yè)的水平。