ما هو الحاسوب الرقمي؟

الكمبيوتر الرقمي هو آلة تخزن البيانات بتنسيق رقمي وتنفذ عمليات على تلك البيانات باستخدام المعالجة الرياضية. يشتمل هذا النوع من الكمبيوتر عادةً على نوع من الأجهزة لتخزين المعلومات ، وبعض الطرق لإدخال البيانات وإخراجها ، والمكونات التي تسمح بإجراء العمليات الحسابية على البيانات المخزنة. غالبًا ما تكون أجهزة الكمبيوتر الرقمية إلكترونية ولكن لا يلزم بالضرورة أن تكون كذلك.

هناك طريقتان رئيسيتان لنمذجة العالم باستخدام آلة حوسبة. تستخدم أجهزة الكمبيوتر التناظرية بعض الظواهر الفيزيائية ، مثل الجهد الكهربائي ، لنمذجة ظاهرة مختلفة ، وإجراء العمليات عن طريق التعديل المباشر للبيانات المخزنة. ومع ذلك ، فإن الكمبيوتر الرقمي يخزن جميع البيانات كأرقام ويقوم بالعمليات الحسابية على تلك البيانات. تستخدم معظم أجهزة الكمبيوتر أرقامًا ثنائية لتخزين البيانات ، حيث يتم تمثيل الآحاد والأصفار التي تتكون منها هذه الأرقام بسهولة بحالات كهربائية بسيطة متصلة بالإنترنت.

تتمتع أجهزة الكمبيوتر القائمة على المبادئ التناظرية بمزايا في بعض المجالات المتخصصة ، مثل قدرتها على نمذجة معادلة بشكل مستمر. ومع ذلك ، يتميز الكمبيوتر الرقمي بكونه قابلاً للبرمجة بسهولة. هذا يعني أنه يمكنهم معالجة العديد من مجموعات التعليمات المختلفة دون إعادة تكوينهم جسديًا.

يعود تاريخ أقدم أجهزة الكمبيوتر الرقمية إلى القرن التاسع عشر. أحد الأمثلة المبكرة على ذلك هو المحرك التحليلي الذي وضع نظريته من قبل تشارلز باباج. كان من الممكن أن يقوم هذا الجهاز بتخزين البيانات ومعالجتها ميكانيكيًا. ومع ذلك ، لن يتم تخزين هذه البيانات ميكانيكيًا بل على شكل سلسلة من الأرقام التي تمثلها حالات فيزيائية منفصلة. كان هذا الكمبيوتر قابلاً للبرمجة ، وهو الأول من نوعه في مجال الحوسبة.

أصبحت الحوسبة الرقمية قيد الاستخدام على نطاق واسع خلال القرن العشرين. أدت ضغوط الحرب إلى تقدم كبير في هذا المجال ، وظهرت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية من الحرب العالمية الثانية. يستخدم هذا النوع من الكمبيوتر الرقمي عمومًا صفائف من الأنابيب المفرغة لتخزين المعلومات للاستخدام النشط في الحساب. تم استخدام الورق أو البطاقات المثقبة للتخزين طويل المدى. ظهرت مدخلات لوحة المفاتيح والشاشات في وقت لاحق من هذا القرن.

في أوائل القرن الحادي والعشرين ، كانت أجهزة الكمبيوتر تعتمد على الدوائر المتكاملة بدلاً من الأنابيب المفرغة. لا يزالون يستخدمون الذاكرة النشطة والتخزين طويل الأجل ووحدات المعالجة المركزية. تضاعفت أجهزة الإدخال والإخراج بشكل كبير ولكنها لا تزال تخدم نفس الوظائف الأساسية.

في عام 2011 ، بدأت أجهزة الكمبيوتر في دفع حدود الدوائر التقليدية. يمكن الآن طباعة مسارات الدوائر في جهاز كمبيوتر رقمي بالقرب من بعضها البعض بحيث يجب أخذ التأثيرات مثل نفق الإلكترون في الاعتبار. قد يساعد العمل على أجهزة الكمبيوتر الضوئية الرقمية ، التي تعالج وتخزن البيانات باستخدام الضوء والعدسات ، في التغلب على هذا القيد.

قد تؤدي تقنية النانو إلى مجموعة جديدة كاملة من الحوسبة الميكانيكية. يمكن تخزين البيانات ومعالجتها رقميًا على مستوى الجزيئات المفردة أو مجموعات صغيرة من الجزيئات. سيتناسب عدد مذهل من عناصر الحوسبة الجزيئية في مساحة صغيرة نسبيًا. هذا يمكن أن يزيد بشكل كبير من سرعة وقوة أجهزة الكمبيوتر الرقمية.