Vad är en digital dator?
En digital dator är en maskin som lagrar data i ett numeriskt format och utför operationer på dessa data med matematisk manipulation. Denna typ av dator inkluderar vanligtvis någon slags enhet för att lagra information, någon metod för inmatning och utdata av data och komponenter som gör att matematiska operationer kan utföras på lagrad data. Digitala datorer är nästan alltid elektroniska men behöver inte nödvändigtvis vara det.
Det finns två huvudmetoder för att modellera världen med en datormaskin. Analoga datorer använder ett fysiskt fenomen, till exempel elektrisk spänning, för att modellera ett annat fenomen och utföra operationer genom att direkt modifiera lagrade data. En digital dator lagrar emellertid all data som nummer och utför operationer på den informationen aritmetiskt. De flesta datorer använder binära nummer för att lagra data, eftersom de och nollorna som utgör dessa nummer lätt representeras med enkla elektriska tillstånd.
Datorer baserade på analoga principer har fördelar inom vissa specialiserade områden, till exempel deras förmåga att kontinuerligt modellera en ekvation. En digital dator har dock fördelen att den är lätt programmerbar. Detta innebär att de kan behandla många olika uppsättningar av instruktioner utan att fysiskt konfigureras om.
De tidigaste digitala datorerna går tillbaka till 1800-talet. Ett tidigt exempel är den analytiska motor som teoretiserats av Charles Babbage. Den här maskinen skulle ha lagrat och behandlat data mekaniskt. Dessa data skulle dock inte ha lagrats mekaniskt utan snarare som en serie siffror representerade av diskreta fysiska tillstånd. Den här datorn skulle ha varit programmerbar, en första inom datoranvändning.
Digital datoranvändning kom till stor användning under 1900-talet. Krigstrycket ledde till stora framsteg på fältet och elektroniska datorer uppstod från andra världskriget. Denna typ av digital dator använde i allmänhet matriser av vakuumrör för att lagra information för aktiv användning i beräkning. Papper eller stanskort användes för lagring på längre sikt. Tangentbordsinmatning och monitorer kom fram senare under seklet.
I början av 2000-talet förlitar sig datorer på integrerade kretsar snarare än vakuumrör. De använder fortfarande aktivt minne, långvarig lagring och centrala bearbetningsenheter. Ingångs- och utgångsenheter har mångfaldigt men fungerar fortfarande samma grundläggande funktioner.
2011 börjar datorer pressa gränserna för konventionella kretsar. Kretsvägar i en digital dator kan nu skrivas ut så nära varandra att effekter som elektronstunnling måste beaktas. Arbetet med digitala optiska datorer, som bearbetar och lagrar data med hjälp av ljus och linser, kan hjälpa till att övervinna denna begränsning.
Nanoteknik kan leda till en helt ny variation av mekanisk databehandling. Data kan lagras och behandlas digitalt på nivån för enstaka molekyler eller små grupper av molekyler. Ett häpnadsväckande antal molekylära datorelement skulle passa in i ett relativt litet utrymme. Detta kan öka hastigheten och kraften hos digitala datorer.