Wat is een digitale computer?

Een digitale computer is een machine die gegevens in een numeriek formaat opslaat en bewerkingen op die gegevens uitvoert met behulp van wiskundige manipulatie. Dit type computer bevat meestal een soort apparaat om informatie op te slaan, een methode voor invoer en uitvoer van gegevens en componenten waarmee wiskundige bewerkingen op opgeslagen gegevens kunnen worden uitgevoerd. Digitale computers zijn bijna altijd elektronisch, maar dat hoeft niet zo te zijn.

Er zijn twee hoofdmethoden voor het modelleren van de wereld met een computer. Analoge computers gebruiken een fysiek fenomeen, zoals elektrische spanning, om een ​​ander fenomeen te modelleren en bewerkingen uit te voeren door de opgeslagen gegevens rechtstreeks te wijzigen. Een digitale computer slaat echter alle gegevens op als getallen en voert rekenkundige bewerkingen uit op die gegevens. De meeste computers gebruiken binaire getallen om gegevens op te slaan, omdat de enen en nullen waaruit deze getallen bestaan ​​eenvoudig worden weergegeven met eenvoudige elektrische aan / uit-toestanden.

Computers op basis van analoge principes hebben voordelen op sommige gespecialiseerde gebieden, zoals hun vermogen om continu een vergelijking te modelleren. Een digitale computer heeft echter het voordeel dat hij gemakkelijk programmeerbaar is. Dit betekent dat ze veel verschillende sets instructies kunnen verwerken zonder fysiek opnieuw te worden geconfigureerd.

De eerste digitale computers dateren uit de 19e eeuw. Een vroeg voorbeeld is de analytische motor die door Charles Babbage wordt getheoretiseerd. Deze machine zou gegevens mechanisch hebben opgeslagen en verwerkt. Die gegevens zouden echter niet mechanisch zijn opgeslagen, maar eerder als een reeks cijfers die worden voorgesteld door discrete fysieke toestanden. Deze computer zou programmeerbaar zijn geweest, een primeur in computergebruik.

Digitaal computergebruik werd in de 20e eeuw op grote schaal gebruikt. De oorlogsdruk leidde tot grote vorderingen in het veld en elektronische computers kwamen uit de Tweede Wereldoorlog. Dit soort digitale computer gebruikte meestal arrays van vacuümbuizen om informatie op te slaan voor actief gebruik bij de berekening. Papier of ponskaarten werden gebruikt voor opslag op langere termijn. Toetsenbordinvoer en -monitoren ontstonden later in de eeuw.

In het begin van de 21e eeuw vertrouwen computers op geïntegreerde schakelingen in plaats van vacuümbuizen. Ze maken nog steeds gebruik van actief geheugen, langdurige opslag en centrale verwerkingseenheden. Invoer- en uitvoerapparaten zijn sterk vermenigvuldigd maar hebben nog steeds dezelfde basisfuncties.

In 2011 beginnen computers de grenzen van conventionele circuits te verleggen. Circuitpaden in een digitale computer kunnen nu zo dicht bij elkaar worden afgedrukt dat effecten zoals elektronentunneling in aanmerking moeten worden genomen. Werk op digitale optische computers, die gegevens verwerken en opslaan met behulp van licht en lenzen, kan helpen deze beperking te overwinnen.

Nanotechnologie kan leiden tot een geheel nieuwe variëteit aan mechanisch computergebruik. Gegevens kunnen digitaal worden opgeslagen en verwerkt op het niveau van afzonderlijke moleculen of kleine groepen moleculen. Een verbazingwekkend aantal moleculaire computerelementen zou in een relatief kleine ruimte passen. Dit kan de snelheid en kracht van digitale computers aanzienlijk vergroten.