第一台被广泛认为是现代电子计算机先驱的设备是“电子数字积分计算机”（Electronic Numerical Integrator And Computer，简称ENIAC）。ENIAC于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院公布。这台计算机由美国科学家约翰·普雷斯珀·埃克特（J. Presper Eckert）和约翰·威廉·莫奇莱（John W. Mauchly）共同设计制造，它使用了大约18000个电子管作为其主要计算元件。
ENIAC是为了满足第二次世界大战中美国军方对快速精确弹道计算的需求而研发的，它的体积庞大、耗电量高，并且不具备存储程序的功能，每次运行需要人工重新布线来设定不同的计算任务。尽管存在这些局限性，ENIAC标志着从机械和机电计算设备向全电子计算设备的重要转变，被认为是第一代电子计算机的代表。
不过，在ENIAC之前还有一系列重要的计算设备，比如康拉德·楚泽（Konrad Zuse）在1941年完成的Z3计算机，虽然技术上更为简陋且未得到广泛认可，但后来被确认为世界上第一台可编程的图灵完备计算机。
计算机的运算和存储系统从根本上是二进制的，也就是说，计算机内部是以二进制形式来表示和处理数据的。二进制只有两个数字符号：0和1，对应于电子电路中的“开”（1）和“关”（0）两种状态。
虽然计算机硬件工作在二进制基础上，但在编程和日常使用中，人们会用到十进制、八进制和十六进制等不同的数制来简化表示和操作。例如：
- 八进制（Octal）常用于早期的Unix系统中文件权限等场景。
- 十六进制（Hexadecimal）在现代计算机编程中广泛用于表示内存地址、颜色代码、整数值等，因为它与二进制有很直观的对应关系，每四位二进制可以转换成一位十六进制数，便于阅读和书写。
计算机采用二进制系统作为其基础工作原理，主要基于以下几个关键原因：
1. **物理实现的简单性**：
- 计算机硬件的核心部件是逻辑门电路，例如与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。这些基本逻辑门电路可以通过晶体管、电容、电阻等电子元件构建，并且它们通常只有两种稳定状态：开（导通/高电平/1）和关（截止/低电平/0）。这两种状态恰好对应于二进制数中的0和1，因此可以用简单的电子器件来直接实现二进制运算。
2. **简化设计与运算**：
- 二进制系统的加法和乘法规则非常直观和简洁。两个二进制位相加只需要考虑四种可能的组合（0 0, 0 1, 1 0, 1 1），并且结果不会超过两位，这在设计数字逻辑电路时大大简化了复杂性。
- 进行逻辑运算时，二进制也极其方便。逻辑真（TRUE）可以表示为1，逻辑假（FALSE）可以表示为0，逻辑代数中的“与”、“或”、“非”等操作可以直接对应到二进制数上的相应运算。
3. **存储效率优化**：
- 尽管每个二进制位能携带的信息量比十进制或其他更高基数系统少，但随着集成电路技术的发展，可以在单个芯片上集成大量微小的存储单元，每一个存储单元只需要维持两种状态就能存储一个比特的信息。这意味着使用二进制能够在有限的空间内实现更大的信息密度。
4. **数据传输和编码兼容性**：
- 在通信和网络领域，信号也可以通过高低电压、脉冲有无等方式进行二进制编码，使得数据能够以稳定的物理形式在网络中高效传输。
5. **易于转换**：
- 虽然计算机内部处理的是二进制，但为了方便人类理解和编程，可以很容易地将其他进制（如十进制、八进制、十六进制）转换成二进制，反之亦然。这种灵活性允许计算机在底层以二进制工作的同时，在高层接口与用户友好交互。
综上所述，由于二进制与现代计算机硬件结构及逻辑运算之间的紧密联系以及其在实际应用中的简便性和有效性，计算机选择二进制作为其基础工作方式是自然而然的选择。
