O que é um computador digital?

Um computador digital é uma máquina que armazena dados em um formato numérico e executa operações nesses dados usando manipulação matemática. Esse tipo de computador geralmente inclui algum tipo de dispositivo para armazenar informações, algum método para entrada e saída de dados e componentes que permitem que operações matemáticas sejam executadas nos dados armazenados. Os computadores digitais são quase sempre eletrônicos, mas não necessariamente precisam ser.

Existem dois métodos principais de modelar o mundo com uma máquina de computação. Os computadores analógicos usam algum fenômeno físico, como tensão elétrica, para modelar um fenômeno diferente e executar operações modificando diretamente os dados armazenados. Um computador digital, no entanto, armazena todos os dados como números e executa operações nesses dados aritmeticamente. A maioria dos computadores usa números binários para armazenar dados, pois os números e zeros que compõem esses números são facilmente representados com simples estados elétricos ligados.

Os computadores baseados em princípios analógicos têm vantagens em algumas áreas especializadas, como a capacidade de modelar continuamente uma equação. Um computador digital, no entanto, tem a vantagem de ser facilmente programável. Isso significa que eles podem processar muitos conjuntos diferentes de instruções sem serem reconfigurados fisicamente.

Os primeiros computadores digitais datam do século XIX. Um exemplo inicial é o mecanismo analítico teorizado por Charles Babbage. Esta máquina teria armazenado e processado dados mecanicamente. Esses dados, no entanto, não teriam sido armazenados mecanicamente, mas como uma série de dígitos representados por estados físicos distintos. Este computador seria programável, o primeiro em computação.

A computação digital foi amplamente difundida durante o século XX. As pressões da guerra levaram a grandes avanços no campo, e os computadores eletrônicos surgiram da Segunda Guerra Mundial. Esse tipo de computador digital geralmente usava matrizes de tubos de vácuo para armazenar informações para uso ativo em computação. Cartões de papel ou perfurados foram usados ​​para armazenamento a longo prazo. A entrada do teclado e os monitores surgiram no final do século.

No início do século XXI, os computadores contam com circuitos integrados e não com tubos de vácuo. Eles ainda empregam memória ativa, armazenamento de longo prazo e unidades de processamento central. Os dispositivos de entrada e saída se multiplicaram muito, mas ainda cumprem as mesmas funções básicas.

Em 2011, os computadores estão começando a ultrapassar os limites dos circuitos convencionais. Os caminhos do circuito em um computador digital agora podem ser impressos tão próximos que efeitos como o tunelamento de elétrons devem ser levados em consideração. O trabalho em computadores ópticos digitais, que processam e armazenam dados usando luz e lentes, pode ajudar a superar essa limitação.

A nanotecnologia pode levar a uma variedade totalmente nova de computação mecânica. Os dados podem ser armazenados e processados ​​digitalmente no nível de moléculas únicas ou pequenos grupos de moléculas. Um número surpreendente de elementos de computação molecular caberia em um espaço relativamente pequeno. Isso poderia aumentar muito a velocidade e a potência dos computadores digitais.