デジタルコンピューターとは

デジタルコンピューターは、数値形式でデータを保存し、数学的な操作を使用してそのデータに対して操作を実行するマシンです。 通常、このタイプのコンピューターには、情報を保存する何らかの種類のデバイス、データの入出力方法、および保存されたデータに対して数学演算を実行できるコンポーネントが含まれます。 デジタルコンピューターはほとんどの場合電子的ですが、必ずしもそうである必要はありません。

コンピューティングマシンを使用して世界をモデリングするには、主に2つの方法があります。 アナログコンピューターは、電圧などの物理現象を使用して別の現象をモデル化し、保存されたデータを直接変更して操作を実行します。 ただし、デジタルコンピューターはすべてのデータを数値として格納し、そのデータに対して演算を実行します。 ほとんどのコンピューターは、2進数を使用してデータを保存します。これらの数字を構成する1と0は、単純なオン/オフの電気的状態で簡単に表現できるためです。

アナログの原理に基づくコンピューターは、方程式を継続的にモデル化する能力など、いくつかの専門分野で利点があります。 ただし、デジタルコンピューターには、簡単にプログラムできるという利点があります。 これは、物理的に再構成することなく、多くの異なる命令セットを処理できることを意味します。

最古のデジタルコンピューターは19世紀に遡ります。 初期の例は、チャールズバベッジによって理論化された分析エンジンです。 このマシンは、データを機械的に保存および処理します。 ただし、そのデータは機械的に保存されるのではなく、個別の物理状態で表される一連の数字として保存されます。 このコンピュータは、コンピューティングの最初のプログラム可能なプログラムでした。

20世紀にデジタルコンピューティングが広く使用されるようになりました。 戦争の圧力はこの分野で大きな進歩をもたらし、第二次世界大戦から電子コンピューターが登場しました。 この種のデジタルコンピューターは、一般的に真空管の配列を使用して、計算で積極的に使用するための情報を保存していました。 長期保管には紙またはパンチカードが使用されました。 キーボード入力とモニターは世紀の後半に登場しました。

21世紀初頭、コンピューターは真空管ではなく集積回路に依存しています。 彼らはまだアクティブなメモリ、長期的なストレージ、および中央処理装置を採用しています。 入力デバイスと出力デバイスは大幅に増加していますが、それでも同じ基本機能を提供しています。

2011年、コンピューターは従来の回路の限界を押し上げ始めています。 デジタルコンピューターの回路経路を非常に近くに印刷できるようになったため、電子トンネリングなどの影響を考慮する必要があります。 光とレンズを使用してデータを処理および保存するデジタル光学コンピューターでの作業は、この制限を克服するのに役立ちます。

ナノテクノロジーは、まったく新しい多様なメカニカルコンピューティングにつながる可能性があります。 データは、単一分子または分子の小グループのレベルでデジタルに保存および処理される場合があります。 驚くべき数の分子計算要素が比較的小さなスペースに収まるでしょう。 これにより、デジタルコンピューターの速度とパワーが大幅に向上する可能性があります。