В начале 1833 года английский математик Чарльз Бэббидж (1791—1871) задумался о создании программируемой вычислительной машины, которую назвал «Аналитическая машина» (Analytical Engine).

Ранее в 1822 году Бэббидж построил механический вычислитель, способный производить вычисления и печатать таблицы квадратов, важных для навигации. Машина, названная им «Малая разностная машина», состояла из валиков и шестерней, которые вращались вручную при помощи рычага. Название «разностная машина» основано на том, что её работа основывалась на методе конечных разностей. Комплекс вычислений совершался с использованием операции сложения. Все сложно реализуемые операции деления и умножения сводились к простым сложениям известных разностей чисел. В ней использовалась десятичная система счисления. Она оперировала 18-разрядными числами с точностью до восьмого знака после запятой и обеспечивала скорость вычислений 12 членов последовательности в 1 минуту. Малая разностная машина могла считать значения многочленов 7-й степени. В 1823 году за работу по созданию вычислительной машины Бэббиджа наградили первой золотой медалью Астрономического общества. Но малая разностная машина была пробной, имела небольшую память и не могла быть применена для значительных вычислений.
В 1823 году по рекомендации Королевского общества Бэббидж получает деньги от правительства Великобритании в размере 1500 фунтов стерлингов для создания большой разностной машины способной вычислять значение многочлена до шестой степени с точностью до 20 знака и автоматически печатать результаты. По проекту Бэббиджа разностная машина должна была состоять из 25000 деталей, высота её 2,4м, длина 2,1 м, ширина около 0,9 м, вес приблизительно 15 тонн. Правительство было заинтересовано в создании более точных навигационных, астрономических и тригонометрических таблиц, поэтому финансировало проект до 1834 года и в общей сложности выделило ему 17000 фунтов стерлингов. Денег катастрофически не хватало, и Бэббидж дополнительно потратил 6000 фунтов стерлингов из собственных доходов, но сложность и точность необходимых для машины деталей находились за пределами возможностей технологии того времени, и в 1842 году правительством было принято окончательное решение о прекращении финансирования данного проекта. Несмотря на неудачу с разностной машиной, Бэббидж в 1833 году задумался о создании программируемой вычислительной машины.
Чарльз Бэббидж решил, что его «Аналитическая машина» будет состоять из нескольких различных блоков:

- устройства для ввода и вывода данных, кроме устройства автоматической печати результатов вычислений на бумаге, также предусматривалось устройство вывода результатов на перфокарты для последующего использования и устройство для изготовления стереотипного отпечатка;
- «склад» (store), в котором будут сохраняться промежуточные результаты вычислений переменных и конечные результаты операций;
- «мельница» (mill) для проведения вычислений; она должна была производить арифметические операции над переменными, а также хранить в регистрах значение переменных, с которыми в данный момент осуществляет операцию;
- направляющего устройства (control), которое будет считывать последовательность операций и переменные с перфокарт, и управлять согласованными действиями всего механизма. Перфокарты были двух видов: операционные карты и карты переменных. Из операционных карт можно было составить библиотеку функций.
Конструировать аналитическую машину Бэббидж начал с 1834 года. Работая над разработкой аналитической машины, он понимает, что необходимо кардинально упростить схему арифметического узла машины - схему сложения. Пересматривая множество вариантов, Бэббидж создает схему сложения предварительного переноса (систему сквозного переноса), одно из своих выдающихся изобретений. Считается, что основной проект по созданию аналитического двигателя Бэббидж закончил в 1837 году, когда вышла его статья «Математические силы вычислительного двигателя», в которой он описывал машину. Он сделал больше 200 подробно разработанных чертежей различных механизмов и около 30 версий общего монтажа машины и продолжал совершенствовать свою конструкцию в течение многих лет. Схема аналитической машины настолько близка к функциональному устройству современного компьютера, что Бэббиджа по праву называют предвестником компьютерной эры.

Увлеченная математикой Ада Лавлейс, дочь лорда Байрона, написала несколько программ для несуществующей ещё машины Бэббиджа. Например, в одном из своих комментариев к лекции Бэббиджа об устройстве и принципах работы его аналитической машины Ада описывает алгоритм вычисления чисел Бернулли на машине Бэббиджа, используя такие понятия, как «цикл», «ячейка», «условный переход». Многие историки науки считают, что этот комментарий Ады, с примером вычислений чисел Бернулли, и есть первая программа, специально созданная для воспроизведения на компьютере. Общий объем комментариев Ады к лекции Бэббиджа составил более 50 страниц. В них отражены как важные нюансы работы «аналитической машины», так и наглядные примеры возможностей ее применения на практике. Ни Чарльз, ни Ада так и не увидели своё детище в работе — «аналитическая машина» так и осталась на бумаге, в виде чертежей и набросков. Вот, что писал Бэббидж в 1851 году: «Все разработки, связанные с Аналитической машиной, выполнены за мой счёт. Я провёл целый ряд экспериментов и дошёл до черты, за которой моих возможностей не хватает. В связи с этим я вынужден отказаться от дальнейшей работы». И лишь в XX веке она была построена группой американских студентов — как дань памяти «отцу компьютеров».
