Dijital bir bilgisayar, verileri sayısal biçimde depolayan ve matematiksel manipülasyon kullanarak bu veriler üzerinde işlemler yapan bir makinedir. Bu bilgisayar türü genellikle bilgileri depolamak için bir tür cihaz, bir veri girişi ve çıkışı için bir yöntem ve matematiksel işlemlerin depolanan verilerde gerçekleştirilmesine izin veren bileşenler içerir. Dijital bilgisayarlar neredeyse her zaman elektroniktir, ancak mutlaka olması gerekmez.
Bir bilgisayarla dünyayı modellemenin iki ana yöntemi vardır. Analog bilgisayarlar, farklı bir olguyu modellemek için elektrik gerilimi gibi bazı fiziksel olayları kullanır ve depolanan verileri doğrudan değiştirerek işlemleri gerçekleştirir. Bununla birlikte, dijital bir bilgisayar tüm verileri sayı olarak kaydeder ve bu veriler üzerinde aritmetik olarak işlem yapar. Çoğu bilgisayar, veri depolamak için ikili sayılar kullanır, çünkü bu sayıları oluşturan sıfırlar ve sıfırlar basit açma-kapama elektrik durumlarıyla kolayca temsil edilir.
Analog ilkelere dayanan bilgisayarlar, bir denklemi sürekli modelleme kabiliyetleri gibi bazı özel alanlarda avantajlara sahiptir. Bununla birlikte, dijital bir bilgisayar, kolayca programlanabilme avantajına sahiptir. Bu, fiziksel olarak yeniden yapılandırılmadan birçok farklı talimat setini işleyebilecekleri anlamına gelir.
İlk dijital bilgisayarlar 19. yüzyıla kadar uzanıyor. İlk örnek, Charles Babbage tarafından teorik olarak verilen analitik motordur. Bu makine, verileri mekanik olarak saklar ve işlerdi. Bununla birlikte, bu veriler mekanik olarak değil, ayrı fiziksel durumlarla temsil edilen bir dizi basamak olarak depolanmayacaktı. Bu bilgisayar ilk defa bilgisayar programında programlanabilirdi.
Dijital bilgi işlem, 20. yüzyılda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Savaşın baskıları bu alanda büyük gelişmelere yol açtı ve İkinci Dünya Savaşı'ndan itibaren elektronik bilgisayarlar ortaya çıktı. Bu tür bir dijital bilgisayar genellikle hesaplamada aktif kullanım için bilgi depolamak için vakum tüpleri dizileri kullandı. Uzun süreli depolama için kağıt veya delikli kartlar kullanılmıştır. Klavye girişi ve monitörler yüzyılda ortaya çıktı.
21. yüzyılın başlarında, bilgisayarlar vakum tüpleri yerine tümleşik devrelere güvenir. Hala aktif bellek, uzun süreli depolama ve merkezi işlem birimlerini kullanıyorlar. Giriş ve çıkış cihazları büyük ölçüde çarptı, ancak yine de aynı temel işlevleri yerine getiriyor.
2011 yılında, bilgisayarlar geleneksel devrelerin sınırlarını zorlamaya başladı. Dijital bir bilgisayardaki devre yolları şimdi birbirine çok yakın basılabilir, böylece elektron tünelleme gibi etkiler göz önünde bulundurulmalıdır. Işık ve lens kullanarak veri işleyen ve depolayan dijital optik bilgisayarlarda çalışmak, bu sınırlamanın üstesinden gelmeye yardımcı olabilir.
Nanoteknoloji, çok çeşitli mekanik hesaplamalara yol açabilir. Veriler dijital olarak tek moleküller veya küçük moleküller grupları seviyesinde depolanabilir ve işlenebilir. Şaşırtıcı sayıda moleküler hesaplama elemanı, nispeten küçük bir alana sığacaktır. Bu, dijital bilgisayarların hızını ve gücünü büyük ölçüde artırabilir.
