为了能让纺织机器能够自动编制出复杂花纹的图案，法国发明家约瑟夫·玛丽·雅卡尔在 1799 年发明出了雅卡尔织布机，这种机器能通过判断卡片上是否有孔洞来操纵线团的高低位置。通过这台织布机，只要根据图案设计好每条线的走线，做好对应的打孔，纸卡连成长条，形成连续指令，便能不用人工调整不同颜色的线团的走线了。也就是说，雅卡尔织布机利用纸带上的孔来对信息进行编码，并作为输入来控制织布机自动工作。雅卡尔织布机演示了可编程机器的概念，因此它经常被认为是数字计算机的前身。

1822 年，巴贝奇开始了差分机的设计和制造，希望将从计算到印刷的过程全部自动化，这样就可以避免人为误差，在那个时候，这是一个非常前沿的想法。差分机使用有限差分方法来机器计算多项式函数的值。有限差分方法是个简单但功能强大的技巧，它用重复加减的过程来避免需要的乘法和除法。

由于当时制造工艺水平较低，这个 10 英尺高，10 英尺宽，5 英尺长，重 2 吨，以蒸汽机驱动的庞然大物在 10 年间只完成了七分之一。