Hva er en digital datamaskin?
En digital datamaskin er en maskin som lagrer data i et numerisk format og utfører operasjoner på disse dataene ved hjelp av matematisk manipulering. Denne typen datamaskiner inkluderer vanligvis en slags enhet for å lagre informasjon, noen metode for inndata og utdata av data, og komponenter som lar matematiske operasjoner utføres på lagrede data. Digitale datamaskiner er nesten alltid elektroniske, men trenger ikke nødvendigvis å være det.
Det er to hovedmetoder for å modellere verden med en datamaskin. Analoge datamaskiner bruker noe fysisk fenomen, for eksempel elektrisk spenning, for å modellere et annet fenomen, og utføre operasjoner ved direkte å modifisere de lagrede dataene. En digital datamaskin lagrer imidlertid alle data som tall og utfører operasjoner på disse dataene aritmetisk. De fleste datamaskiner bruker binære tall for å lagre data, ettersom de og nollene som utgjør disse tallene, lett representeres med enkle elektriske tilstander av og på.
Datamaskiner basert på analoge prinsipper har fordeler på noen spesialiserte områder, for eksempel deres evne til kontinuerlig å modellere en ligning. En digital datamaskin har imidlertid fordelen av å være lett programmerbar. Dette betyr at de kan behandle mange forskjellige instruksjonssett uten å bli konfigurert fysisk.
De tidligste digitale datamaskinene dateres tilbake til 1800-tallet. Et tidlig eksempel er den analytiske motoren som er teoretisert av Charles Babbage. Denne maskinen ville lagret og behandlet data mekanisk. Disse dataene ville imidlertid ikke blitt lagret mekanisk, men snarere som en serie sifre representert av diskrete fysiske tilstander. Denne datamaskinen hadde vært programmerbar, en første innen databehandling.
Digital databehandling kom i utbredt bruk i løpet av 1900-tallet. Krigspresset førte til store fremskritt på feltet, og elektroniske datamaskiner dukket opp fra andre verdenskrig. Denne typen digitale datamaskiner brukte vanligvis matriser av vakuumrør for å lagre informasjon for aktiv bruk i beregning. Papir eller hullkort ble brukt til lagring på lengre sikt. Tastaturinnspill og monitorer dukket opp senere på tallet.
På begynnelsen av det 21. århundre er datamaskiner avhengige av integrerte kretsløp heller enn vakuumrør. De bruker fremdeles aktivt minne, langtidslagring og sentrale behandlingsenheter. Inngangs- og utgangsenheter har multiplisert kraftig, men har fortsatt de samme grunnleggende funksjonene.
I 2011 begynner datamaskiner å presse grensene for konvensjonelle kretsløp. Kretsveier i en digital datamaskin kan nå skrives ut så nært at effekter som elektron tunneling må tas i betraktning. Arbeidet med digitale optiske datamaskiner, som behandler og lagrer data ved bruk av lys og linser, kan hjelpe med å overvinne denne begrensningen.
Nanoteknologi kan føre til en helt ny variasjon av mekanisk databehandling. Data kan lagres og behandles digitalt på nivå med enkeltmolekyler eller små grupper av molekyler. Et forbløffende antall molekylære beregningselementer ville passe inn i et relativt lite rom. Dette kan øke hastigheten og kraften til digitale datamaskiner betraktelig.