Che cos'è un computer digitale?
Un computer digitale è una macchina che archivia i dati in un formato numerico ed esegue operazioni su tali dati mediante manipolazione matematica. Questo tipo di computer include in genere una sorta di dispositivo per l'archiviazione di informazioni, un metodo per l'input e l'output di dati e componenti che consentono di eseguire operazioni matematiche sui dati memorizzati. I computer digitali sono quasi sempre elettronici ma non devono necessariamente esserlo.
Esistono due metodi principali per modellare il mondo con una macchina informatica. I computer analogici utilizzano alcuni fenomeni fisici, come la tensione elettrica, per modellare un fenomeno diverso ed eseguire operazioni modificando direttamente i dati memorizzati. Un computer digitale, tuttavia, memorizza tutti i dati come numeri ed esegue operazioni su tali dati in modo aritmetico. La maggior parte dei computer utilizza numeri binari per memorizzare i dati, poiché quelli e gli zeri che compongono questi numeri sono facilmente rappresentati con semplici stati elettrici on-off.
I computer basati su principi analogici presentano vantaggi in alcune aree specializzate, come la capacità di modellare continuamente un'equazione. Un computer digitale, tuttavia, ha il vantaggio di essere facilmente programmabile. Ciò significa che possono elaborare molti diversi set di istruzioni senza essere riconfigurati fisicamente.
I primi computer digitali risalgono al 19 ° secolo. Un primo esempio è il motore analitico teorizzato da Charles Babbage. Questa macchina avrebbe archiviato ed elaborato i dati meccanicamente. Tali dati, tuttavia, non sarebbero stati archiviati meccanicamente ma piuttosto come una serie di cifre rappresentate da stati fisici discreti. Questo computer sarebbe stato programmabile, una novità nell'informatica.
L'elaborazione digitale è diventata molto diffusa nel corso del 20 ° secolo. Le pressioni della guerra hanno portato a grandi progressi nel campo e i computer elettronici sono emersi dalla seconda guerra mondiale. Questo tipo di computer digitale utilizzava generalmente matrici di tubi a vuoto per memorizzare informazioni per l'uso attivo nel calcolo. Le carte di carta o perforate venivano utilizzate per la conservazione a lungo termine. L'input da tastiera e i monitor sono emersi più tardi nel secolo.
All'inizio del 21 ° secolo, i computer si basano su circuiti integrati anziché su tubi a vuoto. Impiegano ancora memoria attiva, memoria a lungo termine e unità di elaborazione centrale. I dispositivi di input e output si sono moltiplicati notevolmente ma continuano a svolgere le stesse funzioni di base.
Nel 2011, i computer stanno iniziando a spingere i limiti dei circuiti convenzionali. I percorsi dei circuiti in un computer digitale ora possono essere stampati così vicini tra loro da prendere in considerazione effetti come il tunneling elettronico. Lavorare su computer ottici digitali, che elaborano e archiviano i dati utilizzando luce e obiettivi, può aiutare a superare questa limitazione.
Le nanotecnologie possono portare a una varietà completamente nuova di elaborazione meccanica. I dati potrebbero essere memorizzati ed elaborati digitalmente a livello di singole molecole o piccoli gruppi di molecole. Un numero sorprendente di elementi di calcolo molecolare si adatterebbe in uno spazio relativamente piccolo. Ciò potrebbe aumentare notevolmente la velocità e la potenza dei computer digitali.