Co je digitální počítač?

Digitální počítač je stroj, který ukládá data v číselném formátu a provádí operace s těmito daty pomocí matematické manipulace. Tento typ počítače obvykle zahrnuje nějaký druh zařízení pro ukládání informací, nějaký způsob pro vstup a výstup dat a komponenty, které umožňují provádět matematické operace s uloženými daty. Digitální počítače jsou téměř vždy elektronické, ale nemusí to tak být.

Existují dvě hlavní metody modelování světa pomocí výpočetního stroje. Analogové počítače používají nějaký fyzický jev, jako je elektrické napětí, k modelování jiného jevu a provádějí operace přímou úpravou uložených dat. Digitální počítač však ukládá všechna data jako čísla a provádí s nimi aritmetické operace. Většina počítačů používá k ukládání dat binární čísla, protože ty a nuly, které tato čísla tvoří, jsou snadno reprezentovány jednoduchými elektrickými stavy.

Počítače založené na analogových principech mají výhody v některých specializovaných oblastech, jako je jejich schopnost průběžně modelovat rovnici. Digitální počítač má však výhodu, že je snadno programovatelný. To znamená, že mohou zpracovat mnoho různých sad instrukcí, aniž by byly fyzicky překonfigurovány.

První digitální počítače pocházejí z 19. století. Prvním příkladem je analytický motor teoretizovaný Charlesem Babbageem. Tento stroj by mechanicky ukládal a zpracovával data. Tato data by však nebyla uložena mechanicky, ale spíše jako řada číslic reprezentovaných diskrétními fyzickými stavy. Tento počítač by byl programovatelný, první v oblasti výpočetní techniky.

Digitální výpočetní technika se rozšířila během 20. století. Válečné tlaky vedly k velkému pokroku v této oblasti a elektronické počítače se objevily od druhé světové války. Tento druh digitálního počítače obecně používal pole vakuových zkumavek k ukládání informací pro aktivní použití při výpočtu. K dlouhodobějšímu skladování byly použity papírové nebo děrné karty. Vstup klávesnice a monitory se objevily později ve století.

Na začátku 21. století se počítače spoléhají spíše na integrované obvody než na vakuové trubice. Stále používají aktivní paměť, dlouhodobé úložiště a jednotky centrálního zpracování. Vstupní a výstupní zařízení se značně rozmnožila, ale stále plní stejné základní funkce.

V roce 2011 začínají počítače posouvat hranice konvenčních obvodů. Obvodové cesty v digitálním počítači mohou být nyní vytištěny tak těsně vedle sebe, že je třeba vzít v úvahu efekty, jako je elektronové tunely. Práce na digitálních optických počítačích, které zpracovávají a ukládají data pomocí světla a objektivů, může pomoci překonat toto omezení.

Nanotechnologie může vést k úplně nové paletě mechanických výpočtů. Data mohou být uložena a zpracována digitálně na úrovni jednotlivých molekul nebo malých skupin molekul. Úžasný počet prvků molekulární výpočetní techniky by zapadl do poměrně malého prostoru. To by mohlo výrazně zvýšit rychlost a výkon digitálních počítačů.