二级管
在 1904 年，英国物理学家 "约翰·安布罗斯·弗莱明"开发了一种新的电子件叫"热电子管"。把两个电极装在一个气密的玻璃灯泡里，这是世上第一个真空管，其中一个电极可以加热，从而发射电子，这叫 "热电子发射"。另一个电极会吸引电子，形成"电龙头"的电流，但只有带正电才行，如果带负电荷或中性电荷，电子就没办法被吸引，越过真空区域，因此没有电流。电流只能单向流动的电子部件叫 "二极管"。
但我们需要的是，一个能开关电流的东西，幸运的是，不久之后在 1906 年，美国发明家 "李·德富雷斯特"，他在"弗莱明"设计的两个电极之间，加入了第三个 "控制" 电极，向"控制"电极施加正电荷，它会允许电子流动，但如果施加负电荷，它会阻止电子流动。因此通过控制线路，可以断开或闭合电路，和继电器的功能一样。
但重要的是，真空管内没有会动的组件，这意味着更少的磨损，更重要的是，每秒可以开闭数千次，因此这些"三极真空管"成为了无线电，长途电话以及其他电子设备的基础，持续了接近半个世纪。
我应该提到，真空管不是完美的，它们有点脆弱，并且像灯泡一样会烧坏，但比起机械继电器是一次巨大进步。
起初，真空管非常昂贵，收音机一般只用一个。但计算机可能要上百甚至上千个电气开关。但到了 1940 年代，它的成本和可靠性得到改进，可以用在计算机里，至少有钱人负担得起，比如政府。这标志着计算机从机电转向电子。
巨人1号
第一个大规模使用真空管的计算机是 "巨人1号"，由工程师 Tommy Flowers 设计，完工于1943年12月，巨人1号 在英国的"布莱切利园", 用于破解纳粹通信。听起来可能有点熟，因为2年前阿兰·图灵，他经常被称为"计算机科学之父"，图灵也在"布莱切利园"做了台机电装置，叫 "Bombe"。这台机器的设计目的是破解纳粹"英格码"通讯加密设备，但"Bombe"严格来说不算计算机。
总之，巨人1号有 1600 个真空管，总共造了 10 台巨人计算机，来帮助破解密码，巨人被认为是第一个可编程的电子计算机。编程的方法是把几百根电线插入插板，有点像老电话交换机。这是为了让计算机执行正确操作，虽然"可编程" ，但还是要配置它。
电子数值积分计算机 "ENIAC"
几年后在 1946 年，在"宾夕法尼亚大学"完成建造，这是世上第一个真正的通用，可编程，电子计算机ENIAC 每秒可执行 5000 次十位数加减法，比前辈快了很多倍。它运作了十年，据估计，它完成的运算，比全人类加起来还多。
因为真空管很多，所以故障很常见，ENIAC 运行半天左右就会出一次故障。
到 1950 年代，真空管计算机都达到了极限，美国空军的 AN/FSQ-7 计算机于 1955 年完成，是 "SAGE" 防空计算机系统的一部分。
