1937 में क्लाउडे शैन्नोन ने यह दिखाया कि बूलियन लॉजिक और कुछ बिजली के सर्किटों की अवधारणाओं के बीच एक से एक संवाद मौजूद था, जिसे अब लॉजिक गेट्स (तर्क द्वार) कहा जाता है जो अब डिजिटल कंप्यूटरों में सर्वव्यापी है। एमआईटी में अपने मालिक की थीसिस में, इतिहास में पहली बार शैन्नोन ने यह दर्शाया कि इलेक्ट्रॉनिक रिले और स्विच बूलियन बीजगणित की अभिव्यक्तियों को सिद्ध कर सकते हैं। "ए सिम्बोलिक एनालिसिस ऑफ रिले एंड स्विचिंग सर्किट्स" शीर्षक शैन्नोन की थीसिस ने व्यावहारिक डिजिटल सर्किट डिजाइन को अनिवार्य रूप से स्थापी किया था। जॉर्ज स्टिबिट्ज़ ने नवम्बर 1937 में एक रिले-आधारित कंप्यूटर को पूरा किया जिसे उन्होंने बेल लैब्स में "मॉडल के" करार दिया था। बेल लैब्स ने 1938 के अंत में स्टिबिट्ज़ की सहायता में एक पूर्ण अनुसंधान कार्यक्रम को प्राधिकृत किया था। उनका "जटिल संख्या कैलकुलेटर" 8 जनवरी 1940 को पूरा हुआ जो जटिल संख्याओं की गणना करने में सक्षम था। 11 सितंबर 1940 को डार्टमाउथ कॉलेज में अमेरिकन मैथेमेटिकल सोसायटी के सम्मेलन में एक प्रदर्शन में स्टिबिट्ज़ कॉम्प्लेक्स नंबर कैलकुलेटर को टेलीफोन लाइनों पर एक टेलिटाइप द्वारा रिमोट कमांड भेजने में सक्षम रहा था। यह इस मामले में एक फोन लाइन पर रिमोट विधि से प्रयोग किया गया अभी तक़ का पहला संगणन मशीन था। सम्मेलन में प्रदर्शनी को देखने वाले कुछ प्रतिभागियों में जॉन वॉन न्यूमैन, जॉन मौचली और नॉरबर्ट विएनर शामिल थे जिन्होंने अपने संस्मरणों में इसके बारे में लिखा था।
1939 में आयोवा स्टेट यूनिवर्सिटी के जॉन विन्सेंट एटानासौफ और क्लिफोर्ड ई. बेरी ने एटानासौफ-बेरी कंप्यूटर (एबीसी) को विकसित किया, एटानासौफ-बेरी कंप्यूटर दुनिया का पहला इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल कंप्यूटर था। इसकी डिजाइन में 300 वैक्यूम ट्यूबों का इस्तेमाल किया गया था और इसमें मेमरी के लिए यंत्रवत घूर्णन ड्रम में फिक्स किये गए कैपेसिटरों का प्रयोग किया गया था। हालांकि एबीसी मशीन प्रोग्राम योग्य नहीं था, इसमें एक योजक में इलेक्ट्रॉनिक ट्यूबों का प्रयोग पहली बार किया गया था। एनियाक के सह-आविष्कारक जॉन मौचली ने जून 1941 में एबीसी की जांच की और बाद के एनियाक मशीनों की डिजाइन पर इसका प्रभाव कंप्यूटर इतिहासकारों के बीच विवाद का एक मामला है। एबीसी को काफी हद तक भुला दिया गया था जब तक कि यह "हनीवेल बनाम स्पेरी रैंड" मुकदमे का केंद्र बिंदु नहीं बन गया, जिसके निर्णय ने एनियाक के पेटेंट (और कई अन्य) को अवैध करार दिया था क्योंकि कई कारणों से इसके एटानासौफ का कार्य होने का पूर्वानुमान किया गया था।

1939 में आईबीएम की एंडिकॉट प्रयोगशालाओं में हार्वर्ड मार्क I पर विकास का काम शुरू हुआ। ऑटोमैटिक सिक्वेंस कंट्रोल्ड कैलकुलेटर के रूप में आधिकारिक तौर पर जाना जाने वाला मार्क I आईबीएम के वित्तपोषण और आईबीएम के कर्मचारियों के सहयोग से हार्वर्ड के गणितज्ञ हावर्ड आइकिन के मार्गदर्शन में निर्मित एक सामान्य प्रयोजन का विद्युत-यांत्रिक कंप्यूटर था। इसकी डिजाइन बैबेज के विश्लेषणात्मक इंजन से प्रभावित थी जिसमें दशमलव अंकगणित और भंडारण पहियों एवं विद्युत-चुम्बकीय रिले के अतिरिक्त रोटरी स्विचों का इस्तेमाल किया गया था। यह पंच पेपर टेप के माध्यम से प्रोग्राम योग्य था और इसमें समानांतर रूप से कार्यरत गणना की कई इकाइयां सन्निहित थीं। बाद के संस्करणों में कई पेपर टेप रीडर शामिल थे और मशीन को एक शर्त के आधार पर पाठकों के बीच अदल-बदल किया जा सकता था। फिर भी मशीन काफी हद तक ट्यूरिंग-पूर्ण नहीं था। मार्क I को हार्वर्ड विश्वविद्यालय ले जाया गया और मई 1944 में इसने काम करना शुरू कर दिया.

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