以上所說的這些概念性設計的物理實現是多種多樣的。一台存儲程序式計算機既可以是巴比奇的機械式的，也可以是基於數字電子的。但是，數字電路可以通過諸如繼電器之進制數的算術和邏輯運算。他一些學者很快指出使用真空管可以代替繼電器電路。真空管最初被用作無線電電路中的放大器，之後便開始被越來越多地用作數字電子電路中的快速開關。當電子管的一個針腳被通電後，電流就可以在另外兩端間自由通過。
通過邏輯門的排列組合可以設計完成很多復雜的任務。舉例而言，加法器就是其中之一。該器件在電子領域實現了兩個數相加並將結果保存下來—在計算機科學中這樣一個通過一組運算來實現某個特定意圖的方法被稱做一個算法。最終，人們通過數量可觀的邏輯門電路組裝成功了完整的ALU和控制器。說它數量可觀，只需看一下CSIRAC這台可能是最小的實用化電子管計算機。該機含有2000個電子管，其中還有不少是雙用器件，也即是說總計合有2000到4000個邏輯器件。
真空管對於製造規模龐大的門電路明顯力不從心。昂貴，不穩，臃腫，能耗高，並且速度也不夠快—盡管遠超機械開關電路。這一切導致20世紀60年代它們被晶體管取代。後者體積更小，易於操作，可靠性高，更省能耗，同時成本也更低。
集成電路是現今電子計算機的基礎20世紀60年代後，晶體管開始逐漸為將大量晶體管、其他各種電器元件和連接導線安置在一片硅板上的集成電路所取代。70年代，ALU和控制器作為組成CPU的兩大部分，開始被集成到一塊芯片上，並稱為「微處理器」。沿著集成電路的發展史，可以看到一片芯片上所集成器件的數量有了飛速增長。第一塊集成電路只不過包含幾十個部件，而到了2006年，一塊Intel Core Duo處理器上的晶體管數目高達一億五千一百萬之巨。 |
