Hvad er en digital computer?
En digital computer er en maskine, der gemmer data i et numerisk format og udfører operationer på disse data ved hjælp af matematisk manipulation. Denne type computer inkluderer typisk en slags enhed til at gemme information, en metode til input og output af data og komponenter, der gør det muligt at udføre matematiske operationer på lagrede data. Digitale computere er næsten altid elektroniske, men behøver ikke nødvendigvis at være det.
Der er to hovedmetoder til modellering af verden med en computermaskine. Analoge computere bruger et fysisk fænomen, såsom elektrisk spænding, til at modellere et andet fænomen og udføre operationer ved direkte at ændre de lagrede data. En digital computer gemmer dog alle data som numre og udfører operationer på disse data aritmetisk. De fleste computere bruger binære numre til at gemme data, da de og nuller, der udgør disse numre, let repræsenteres med enkle elektriske tilstande til og fra.
Computere, der er baseret på analoge principper, har fordele inden for nogle specialiserede områder, såsom deres evne til kontinuerligt at modellere en ligning. En digital computer har imidlertid fordelen ved at være let programmerbar. Dette betyder, at de kan behandle mange forskellige sæt instruktioner uden fysisk at blive konfigureret.
De tidligste digitale computere går tilbage til det 19. århundrede. Et tidligt eksempel er den analytiske motor, der er teoretiseret af Charles Babbage. Denne maskine ville have gemt og behandlet data mekanisk. Disse data ville imidlertid ikke være blevet lagret mekanisk, men snarere som en række cifre repræsenteret af diskrete fysiske tilstande. Denne computer ville have været programmerbar, en første inden for computing.
Digital computing kom i udbredt brug i løbet af det 20. århundrede. Krigspres førte til store fremskridt på marken, og elektroniske computere opstod fra 2. verdenskrig. Denne form for digital computer anvendte normalt arrays af vakuumrør til at gemme information til aktiv brug i beregningen. Papir- eller stempelkort blev brugt til opbevaring på længere sigt. Tastaturinput og skærme dukkede op senere i århundrede.
I det tidlige 21. århundrede er computere afhængige af integrerede kredsløb snarere end vakuumrør. De bruger stadig aktiv hukommelse, langtidslagring og centrale behandlingsenheder. Input- og outputenheder er multipliceret meget, men tjener stadig de samme grundlæggende funktioner.
I 2011 begynder computere at skubbe grænserne for konventionelle kredsløb. Kredsløb i en digital computer kan nu udskrives så tæt sammen, at der skal tages hensyn til effekter som elektrontunneling. Arbejde med digitale optiske computere, der behandler og gemmer data ved hjælp af lys og linser, kan hjælpe med at overvinde denne begrænsning.
Nanoteknologi kan føre til en helt ny række mekaniske computere. Data kan lagres og behandles digitalt på niveau med enkeltmolekyler eller små grupper af molekyler. Et forbløffende antal molekylære beregningselementer ville passe ind i et relativt lille rum. Dette kan øge hastigheden og effekten af digitale computere i høj grad.