Co to jest komputer cyfrowy?

Komputer cyfrowy to maszyna, która przechowuje dane w formacie numerycznym i wykonuje operacje tych danych za pomocą manipulacji matematycznej.Ten typ komputera zazwyczaj zawiera jakieś urządzenie do przechowywania informacji, pewną metodę wprowadzania danych i wyjściowych danych oraz komponenty, które umożliwiają operacje matematyczne na przechowywanych danych.Komputery cyfrowe są prawie zawsze elektroniczne, ale niekoniecznie muszą tak być.

Istnieją dwie główne metody modelowania świata za pomocą komputerowego maszyny.Komputery analogowe wykorzystują pewne zjawisko fizyczne, takie jak napięcie elektryczne, do modelowania innego zjawiska i wykonywania operacji poprzez bezpośrednią modyfikację przechowywanych danych.Komputer cyfrowy przechowuje jednak wszystkie dane jako liczby i wykonuje operacje na tych danych arytmetycznie.Większość komputerów używa liczb binarnych do przechowywania danych, ponieważ te i zera, które składają się na te liczby, są łatwo reprezentowane z prostymi stanami elektrycznymi.

Komputery oparte na zasadach analogowych mają zalety w niektórych wyspecjalizowanych obszarach, takich jak ich zdolność do ciągłegoModel równania.Komputer cyfrowy ma jednak tę zaletę, że jest łatwo programowalny.Oznacza to, że mogą one przetwarzać wiele różnych zestawów instrukcji bez fizycznej konfiguracji.

Najwcześniejsze komputery cyfrowe pochodzą z XIX wieku.Wczesnym przykładem jest silnik analityczny teoretyzowany przez Charlesa Babbage'a.Ta maszyna przechowywałaby i przetwarzała dane mechanicznie.Dane te nie byłyby jednak przechowywane mechanicznie, ale raczej jako seria cyfr reprezentowanych przez dyskretne stany fizyczne.Ten komputer byłby programowalny, pierwszy w obliczeniach.

Cyfrowe obliczenia zostały powszechne w XX wieku.Presja wojny doprowadziła do wielkiego postępu w terenie, a komputery elektroniczne wyłoniły się z II wojny światowej.Tego rodzaju komputer cyfrowy zwykle używał tablic rurek próżniowych do przechowywania informacji do aktywnego wykorzystania w obliczeniach.Karty papierowe lub uderzenia były używane do długoterminowego przechowywania.Wkłady klawiatury i monitory pojawiły się później w wieku.

Na początku XXI wieku komputery polegają raczej na obwodach zintegrowanych, a nie rurkach próżniowych.Nadal stosują aktywną pamięć, długoterminową pamięć i centralne przetwarzanie.Urządzenia wejściowe i wyjściowe znacznie się pomnożały, ale nadal pełnią te same podstawowe funkcje.

W 2011 r. Komputery zaczynają przekraczać granice konwencjonalnych obwodów.Ścieżki obwodów w komputerze cyfrowym można teraz wydrukować tak blisko siebie, że należy wziąć pod uwagę efekty takie jak tunelowanie elektronów.Prace nad cyfrowymi komputerami optycznymi, które przetwarzają i przechowują dane za pomocą światła i soczewek, mogą pomóc w przezwyciężeniu tego ograniczenia.

Nanotechnologia może prowadzić do zupełnie nowej różnorodności obliczeń mechanicznych.Dane mogą być przechowywane i przetwarzane cyfrowo na poziomie pojedynczych cząsteczek lub małych grup cząsteczek.Zadziwiająca liczba molekularnych elementów obliczeniowych pasowałaby do stosunkowo niewielkiej przestrzeni.Może to znacznie zwiększyć prędkość i moc komputerów cyfrowych.