Розвиток механіки в XVII столітті став передумовою створення обчислювальних приладів, що використовують механічний принцип обчислень. Такі пристрої будувалися на механічних елементах та забезпечували автоматичний перенос старшого розряду. Ці пристрої були здатні виконувати вже не дві, а чотири арифметичні дії та називалися арифмометрами.

Але ще задовго до XVII століття, приблизно в 100 р. до н. е. існував механізм, який складався з великої кількості бронзових шестерень у дерев'яному корпусі, на якому були розміщені циферблати зі стрілками. Механізм дозволяв обчислювати положення небесних тіл, місячні та сонячні затемнення та інші астрономічні події. Його підняли з затонулого римського корабля в 1901 році, а вивчати почали тільки в 1951 році.

Антикітерський механізм

Антикітерський механізм випередив розвиток технологій на тисячу років вперед і змусив вчених переглянути технологію древніх цивілізацій.  Технологія механізму була настільки складною, що нічого складнішого не могли створити протягом майже 1500 років.

Наступна відома спроба побудувати обчислювальний механізм датується XVI століттям, коли Леонардо да Вінчі зробив у своєму щоденнику ескізний малюнок тринадцятирозрядного десятинного сумуючого пристрою на базі коліщаток з десятьма зубцями.

Лічильна машина Леонардо да Вінчі

Хоча пристрій, що працює на базі цих креслень було збудовано лише у XX столітті, все ж таки реальність проекту Леонардо да Вінчі підтвердилася.

Майже через 150 років після того, як Леонардо да Вінчі зробив ескіз своєї лічильної машини, у 1623 році  Вильгельм Шиккард винайшов обчислювальну машину, яка отримала назву “Лічильний годинник”.  Це була 6-розрядна машина, яка могла додавати та віднімати числа.  На жаль машина Шиккарда згоріла під час пожежі, а креслення були загублені. Несподівано у 1935 р. креслення були знайдені, але під час Другої Світової війни знову були загублені. Лише в 1956 р. креслення були знайдені знову. У 1960 р. машину Шиккарда було побудовано, щоб переконатися, що вона працює.

Лічильний годинник Шиккарда

Через недостатню популярність машина Шиккарда і принципи її роботи не зробили істотного впливу на подальший розвиток обчислювальної техніки, але вона по праву відкриває еру механічної обчислювальної техніки.

Перший обчислювальний пристрій, що одержав популярність ще за життя автора - «Паскаліна» або, як його іноді називають, «Паскалево колесо». Його створив у 1644 році Блез Паскаль (1623 - 1662) і на століття він зайняв місце першої лічильної машини, так як в той час про «Лічильний годинник» Шиккарда було відомо тільки вузькому колу людей. Ця машина виконувала додавання та віднімання над шестизначними числами.

Машина Паскаля

Машина Паскаля стала другим реально працюючим обчислювальним пристроєм після Лічильного годинника Вільгельма Шікарда. Праці Паскаля зробили значний вплив на весь подальший хід розвитку обчислювальної техніки. Вони стали основою для створення великої кількості всіляких систем арифметичних машин.

Не уник цього впливу і великий Готфрід Вільгельм Лейбніц – творець одного з основних розділів сучасної математики – диференціального числення. Ознайомившись із працями Паскаля і вивчивши його арифметичну машину, він вніс у неї значні удосконалення.

Машина, створена Лейбніцем у 1673 р., давала можливість механічного виконання операції множення без послідовного додавання і віднімання. Це було досягнуто введенням рухомого човника-лічильника і можливістю фіксації множників за допомогою східчастого вала.

Машина Лейбніца

Арифметична машина Лейбніца була власне кажучи першим у світі арифмометром – машиною, призначеною для виконання чотирьох арифметичних дій. Однак, незважаючи на це, машина ця не одержала широкого поширення. Але основна ідея Лейбніца – ідея східчастого валика виявилася дуже плідною. Аж до кінця XІХ ст. конструкція валика удосконалювалася і розвивалася різними винахідниками механічних машин. Найбільшого поширення отримали арифмометри Томаса та Однера.

Арифмометри

З розвитком машинобудування, механічні арифмометри удосконалювалися двигунами, однак пройшло більше ста років від винаходу Лейбніцом арифмометра і лише в 1804 р., у Франції, були здійснені такі кроки, що мають принципове значення для подальшого розвитку цифрової обчислювальної техніки: «програмне» за допомогою перфокарт керування ткацьким верстатом, створене Жозефом Жакаром і технологія обчислень при ручному рахунку, запропонована Гаспаром де Проні. Це розподілило числові обчислення на три етапи: розробка чисельного методу обчислень, який зводив рішення задачі до послідовності арифметичних операцій, складання послідовності арифметичних дій (програми), проведення власне обчислень шляхом арифметичних операцій над числами відповідно до складеної програми.

Ці два нововведення були використані англійцем Чарльзом Беббіджем, який здійснив якісно новий крок у розвитку засобів обчислювальної техніки: перехід від ручного до автоматичного виконання обчислень за складеною програмою.

Спочатку це була діюча конструкція пристрою, яка отримала назву Різницева машина. Вона виконувала обчислення значень многочленів в поліноміальних рівняннях до 6-го степеня з точністю до 18 знаків використовуючи тільки операції додавання та віднімання. Принцип, на основі якого працював пристрій, відомий в математиці як метод кінцевих різниць. Однак винахід мав обмежену область застосування, тому Беббідж продовжив роботу над більш універсальним механізмом - аналітичною машиною.

Аналітична машина  Беббіджа