算盘、比例规、对数计算尺等等，不能自动连续地进行运算，也不能储存运算结果，运算速度也不够快，因而人们就想制造一种能代替人工并进行快速计算的机器。
1642年，法国数学家帕斯卡发明了世界上第一台机械计算机。这台计算机是像钟表那样利用齿轮传动来实现进位，计算时要用小钥匙逐个拨动各个数位上的齿轮，计算结果则在带数字小轮的另一个读数孔中显示出来，计算结束后还要逐个恢复0位。这台计算机只能做加减法，操作也非常复杂，但在当进是一个了不起的发明，成了计算工具变革的起点。以它为基础，此后人们发明了手摇计算机。
手摇机械计算机及后来的电动计算机，由于四项运算都需要计算人员的亲自操作使得计算速度受到限制。为了这一缺点，英国的数学家和管理学家查尔斯·巴贝奇，花费了几十年的时间，于1833年构思了一种分析机。这种分析机用刻有数字的轮子来存储数据，通过齿轮的旋转进行计算，用一组齿轮和杠杆构成的装置传送数据，用穿孔卡片输入程序和数据，用穿孔卡片和打印机输出计算结果。由于受当时技术条件的局限，巴贝奇耗费了大量资金也没有获得成功，只是搞了一个机器模型。但是，他的设想为现代电子计算机的诞生奠定了基础。因而这个机器模型至今还被英国康辛顿博物馆收藏着。1890年，霍勒力斯依据巴贝奇的设计，制造了一台机器，在美国人口普查工作中大放光彩。