Τι είναι ένας ψηφιακός υπολογιστής;

Ένας ψηφιακός υπολογιστής είναι μηχανή που αποθηκεύει δεδομένα σε αριθμητική μορφή και εκτελεί λειτουργίες σε αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιώντας μαθηματικό χειρισμό.Αυτός ο τύπος υπολογιστή περιλαμβάνει συνήθως κάποιο είδος συσκευής για την αποθήκευση πληροφοριών, κάποια μέθοδο εισόδου και εξόδου δεδομένων και εξαρτήματα που επιτρέπουν τη διεξαγωγή μαθηματικών λειτουργιών σε αποθηκευμένα δεδομένα.Οι ψηφιακοί υπολογιστές είναι σχεδόν πάντα ηλεκτρονικοί, αλλά δεν χρειάζεται απαραίτητα να είναι έτσι.

Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι μοντελοποίησης του κόσμου με μια υπολογιστική μηχανή.Οι αναλογικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν κάποιο φυσικό φαινόμενο, όπως η ηλεκτρική τάση, για να μοντελοποιήσουν ένα διαφορετικό φαινόμενο και να εκτελούν λειτουργίες με άμεση τροποποίηση των αποθηκευμένων δεδομένων.Ένας ψηφιακός υπολογιστής, ωστόσο, αποθηκεύει όλα τα δεδομένα ως αριθμούς και εκτελεί λειτουργίες σε αυτά τα δεδομένα αριθμητικά.Οι περισσότεροι υπολογιστές χρησιμοποιούν δυαδικούς αριθμούς για την αποθήκευση δεδομένων, όπως αυτοί και μηδενικά που συνθέτουν αυτούς τους αριθμούς αντιπροσωπεύονται εύκολα με απλές ηλεκτρικές καταστάσεις on-off.

Οι υπολογιστές που βασίζονται σε αναλογικές αρχές έχουν πλεονεκτήματα σε ορισμένες εξειδικευμένες περιοχές, όπως η ικανότητά τους να συνεχώςΜοντέλο μιας εξίσωσης.Ένας ψηφιακός υπολογιστής, ωστόσο, έχει το πλεονέκτημα ότι είναι εύκολα προγραμματιζόμενος.Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να επεξεργαστούν πολλά διαφορετικά σύνολα οδηγιών χωρίς να αναδιαμορφωθούν φυσικά.

Οι πρώιμοι ψηφιακοί υπολογιστές χρονολογούνται από τον 19ο αιώνα.Ένα πρώιμο παράδειγμα είναι ο αναλυτικός κινητήρας που θεωρείται από τον Charles Babbage.Αυτό το μηχάνημα θα είχε αποθηκεύσει και επεξεργασμένα δεδομένα μηχανικά.Αυτά τα δεδομένα, ωστόσο, δεν θα είχαν αποθηκευτεί μηχανικά αλλά μάλλον ως σειρά ψηφίων που αντιπροσωπεύονται από διακριτές φυσικές καταστάσεις.Αυτός ο υπολογιστής θα ήταν προγραμματιζόμενος, ένας πρώτος στον υπολογισμό.

Η ψηφιακή πληροφορική ήρθε σε ευρεία χρήση κατά τον 20ό αιώνα.Οι πιέσεις του πολέμου οδήγησαν σε μεγάλες προόδους στον τομέα και οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές προέκυψαν από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο.Αυτό το είδος ψηφιακού υπολογιστή χρησιμοποιείται γενικά συστοιχίες σωλήνων κενού για την αποθήκευση πληροφοριών για ενεργό χρήση στον υπολογισμό.Οι κάρτες χαρτιού ή διάτρησης χρησιμοποιήθηκαν για μακροπρόθεσμη αποθήκευση.Οι εισροές πληκτρολογίου και οι οθόνες εμφανίστηκαν αργότερα στον αιώνα.

Στις αρχές του 21ου αιώνα, οι υπολογιστές βασίζονται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα και όχι σε σωλήνες κενού.Εξακολουθούν να χρησιμοποιούν ενεργό μνήμη, μακροχρόνια αποθήκευση και κεντρικές μονάδες επεξεργασίας.Οι συσκευές εισόδου και εξόδου έχουν πολλαπλασιαστεί πολύ, αλλά εξακολουθούν να εξυπηρετούν τις ίδιες βασικές λειτουργίες.

Το 2011, οι υπολογιστές αρχίζουν να ωθούν τα όρια των συμβατικών κυκλωμάτων.Οι μονοπάτια κυκλώματος σε έναν ψηφιακό υπολογιστή μπορούν τώρα να εκτυπωθούν τόσο κοντά, ώστε να λαμβάνονται υπόψη τα αποτελέσματα όπως η σήραγγα ηλεκτρονίων.Εργαστείτε σε ψηφιακούς οπτικούς υπολογιστές, οι οποίοι επεξεργάζονται και αποθηκεύουν δεδομένα χρησιμοποιώντας φως και φακούς, μπορούν να βοηθήσουν στην υπέρβαση αυτού του περιορισμού.

Η νανοτεχνολογία μπορεί να οδηγήσει σε μια εντελώς νέα ποικιλία μηχανικών υπολογιστών.Τα δεδομένα ενδέχεται να αποθηκεύονται και να επεξεργάζονται ψηφιακά στο επίπεδο των μεμονωμένων μορίων ή των μικρών ομάδων μορίων.Ένας εκπληκτικός αριθμός στοιχείων μοριακών υπολογιστών θα ταιριάζει σε ένα συγκριτικά μικροσκοπικό χώρο.Αυτό θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά την ταχύτητα και τη δύναμη των ψηφιακών υπολογιστών.