壹般認為，計算機芯片的發展史經歷了真空管(電子管、真空三極管)、晶體管、大規模集成電路三個時代。不過說到它的起源，還是要從電報和中繼說起。
電報出現在18的20世紀30年代。壹般認為最早的電報系統是由美國科學家塞繆爾·芬利·布裏斯·莫爾斯在1837年建造的。他還是電報莫爾斯電碼的發明者，這是壹種用點、破折號和空格來表示字母的編碼方法，壹直是電報發送信息的標準編碼方法。
電報發送者按編碼的點或線的順序按下電報鍵。當按下該鍵時，它將接通電路並在導線中產生電流。電流傳輸到接收端的機器，再次還原成莫爾斯電碼的點、線、空格，再人工翻譯成字母句子信息。
發射鍵基本上只是壹個按鈕，下面有彈簧，直接控制電流的通斷。
早期的電報系統遇到的最大問題是長距離電線造成的電流衰減，嚴重影響了電報的使用範圍。畢竟，人們渴望跨越山脈、河流、國家和海洋傳遞信息。
每隔幾十公裏就需要壹個裝置來放大電流信號，以保證它能在很長的距離上清晰地傳輸，而不會衰落到無法辨認。
這個裝置叫繼電器，幾乎是和電報同時發明的。繼電器的原理也很簡單，如下圖所示:
繼電器包括兩個電流回路:左下方由細黃線構成的控制回路和由粗白線構成的負載回路。
當我們合上左下方的控制開關，纏繞的線圈會產生電磁，吸引彈片往下拉，兩個紅色的觸點就會貼上，從而打開負載電路，右邊的燈泡就會發光。如果把這個燈泡換成電報接收器，那麽接收器就可以記錄通斷電流。
用A路的開關來控制B路的通斷，看起來沒什麽意義，但關鍵是A路可以在很低的電壓，而B路可以在很高的電壓。即使彈片合並了，也不代表兩個電路會連在壹起，所以電路AB永遠是分開的。
使用繼電器有很多好處。事實上，在城市社區的幾乎每個家庭住宅中都有壹排結構相似的開關。這些我們可以用手撥動的小開關，其實只是控制回路的開關，電壓很低，並沒有連接真正的220V家用電源線。-這使得開關非常安全。
當然，繼電器的主要作用是提高電壓，放大電流。用小電流控制大電流是繼電器發明的初衷。
繼電器發明後的100多年裏，基本上只用來放大或減小電流和電壓。直到20世紀30年代，美國在研究戰爭中炮彈的彈道計算時，才意識到接力的真正威力。
我們把繼電器看成壹個系統或者壹個程序，那麽我們會發現，這個程序可以輸入壹個小電流，可以輸出壹個不同的大電流。
如果我們用兩個控制電路的兩個開關來代替壹起控制輸入，也就是設置需要兩個電磁鐵把彈片拉下來點亮燈，那麽似乎這可以看成是兩個數相加得到兩個數之和。這種思維為整個計算機時代打開了大門，我們留到下壹篇文章。
繼電器本身有很多缺陷。由於機械器件效率低、環境影響嚴重、易老化等原因，在20世紀40年代，科學家發明了壹種更有用的替代品:真空管。
真空管，也叫電子管，看起來像燈泡，裏面的空氣被抽了出來，形成近乎真空的狀態。
以真空三極管為例，燈泡主要包括四個部分:
這樣，原理就很清楚了:燈絲負責加熱，保持陰極被激發，可以隨時向陽極發送電子，但中間的柵極起著控制開關的作用。柵極在控制環路中，陽極和陰極在負載環路中。通過控制柵極電壓來控制電子管陽極和陰極之間的電流。
電子管相對於繼電器來說是壹個很大的進步，但也帶來了很多麻煩，比如功耗高(壹直保持陰極激勵)、壽命短、成本高、結構復雜、小型化困難等。...
電子管作為計算機的核心技術，只輝煌了十幾年，之後就逐漸被迅速崛起的半導體晶體管所取代。目前電子管主要應用在音響、微波爐等設備中，電腦中幾乎看不到電子管的痕跡。
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