A digitális számítógép a számítógépek egyik kategóriája. Az elnevezés megkülönbözteti az analóg számítógépektől, illetve a 2010-es évek második felében kísérleti jelleggel megjelent kvantumszámítógépektől. A digitális számítógép működésének és felépítésének alapja a digitális technika.
A ma használt számítógépek szinte kivétel nélkül digitális számítógépek. Analóg számítógépeket kevés helyen, speciális környezetben vagy célokra használnak. A kvantumszámítógépek 2022-ben még kísérleti stádiumban vannak, elterjedésük a következő évtizedekben várható.
A digitális számítógépek esetén az adatok bevitele (input), feldolgozása és az eredmények megjelenítése (output) számjegyek formájában történik.
A digitális számítógépeket (régebbi névvel programvezérelt digitális számítóautomatákat vagy programvezérelt digitális számológépeket) azzal a céllal fejlesztették ki, hogy egyrészt az embert tehermentesítsék a numerikus számolás rutinmunkájától, másrészt, hogy lerövidítsék a számolás idejét. Különösen az olyan feladatoknál alkalmazható előnyösen a számítógép, ahol sok különböző számértékkel kell ugyanazt a számítási folyamatot végrehajtani. Ismert, hogy az ember ha egy műveletsort monoton módon, gyakran ismétlődően végez el, egy idő után gyakrabban téveszt. Maga a monotóniatűrés egy emberi adottság, vannak emberek, akik jobban és vannak, akik kevésbé tűrik azt. A számítógépek alkalmazásával sok monoton folyamat automatizálható, gépesíthető, ezzel az emberi hibázás esélye csökkenthető.
Digitális szó jelentése A számítástechnikában, az informatikában, illetve az elektronikában használt magyar digitális (angolul digital) kifejezés a latin eredetű angol digit (számjegy) szóból származik. Az anatómiában a latin digit/digiti/digitus kifejezés a kézen, illetve a lábon lévő ujjakat jelenti. Általánosabban a gerinces állatok ujjait jelenti. Az orvosi kifejezések között a szintén latin digitalis jelentése „az ujjhoz tartozó”. Hasonló a növényrendszertanban a Gyűszűvirág nemzetség latin digitalis elnevezése is. Feltételezhető, hogy a digit szó számjegy jelentése is a latin eredetű ujj/ujjak szóból ered, majd ennek egy jelentésváltozása a kézen történő számolás értelme, majd ebből alakult ki a számjegy jelentéstartalom.
Később már a 20. század közepén ebből kifejezésből alakult ki a digitális számítógép elnevezés is, jelezve, hogy a működésének alapja a számjegyeken alapuló digitális technika.
Az 1940-es években még kísérleteztek decimális (tízes számrendszeren alapuló) számítógépek építésével is, ilyen volt az első teljesen elektronikusnak tekintett programozható számítógép, az ENIAC. Nagyjából azonos korban többen bináris (kettes számrendszeren alapuló) számítógépet építettek; ilyen volt pl. Konrad Zuse Z3 jelfogós számítógépe, illetve John Vincent Atanasoff vezetésével épült Atanasoff–Berry computer (ABC) elektronikus számítógép is. Neumann János a korszakot meghatározó 1945. június 30-án közzétett First Draft of a Report on the EDVAC című munkájában határozottan javasolta a bináris felépítést. Ettől az időszaktól kezdve a számítógépek kettes számrendszert használnak. Sokan tévesen a bináris elvű számítógépek és a digitális számítógép fogalmakat szinonimának kezelik. Ez a fentiek alapján téves, mert a bináris számítógép a digitális számítógép egy részhalmazának tekinthető. Azaz minden bináris számítógép digitális számítógép, de nem minden digitális számítógép bináris.
Számítógép szó A számítógép szó a magyar nyelvben 1958-ban jelent meg. A magyar nyelvben egészen az 1970-es évek végéig nem volt egységes a kifejezés használata. Korábban több kifejezést is használtak a számítógépekre, pl. számológép, számoló automata. Sokszor az 1970-es évek vége előtt megjelent magyar nyelvű szakcikkekben, szakkönyvekben sem mindig egyértelmű, hogy a mai értelemben vett számítógépről, vagy a számológépről van-e szó.
Digitális számítógépek kialakulása A digitális számítógépek kialakulása a számítástechnika és a számítógép történetének az utolsó kb. tehető. Korábban főleg számolási feladatokat megkönnyítő mechanikus, illetve elektromechanikus eszközöket készítettek, használtak. Az 1930-as évek végére, az 1940-as évek elejére az elektrotechnika, elektronika fejlődése lehetővé tette a számítástechnika gyors fejlődését is. Nagyjából ezzel egyidőben, részben a második világháború hatására megnőtt az igény a gyors működésű számítógépekre. Ebben az időszakban Németországban, Angliában, és az USA-ban több mérnök, fizikus, matematikus dolgozott a számítógépek megalkotásán.
1937-ben John Vincent Atanasoff felismerte, hogy a számítógépeket célszerű digitális elven felépíteni az analóg elv helyett. Részben Atanasoff eredményeinek felhasználásával alkotta meg 1943-46 között John Presper Eckert és John William MauchlyAz alkotók közti elsőbbségről később (1971 és 1973 között) egy bonyolult perben döntött egy amerikai bíróság. A bíróság megállapította Atanasoff elsőbbségét, és azt, hogy részben az ő eredményeit felhasználva dolgozott Eckert és Mauchly. Részletesen a perről és az ítéletről (angol nyelven): „” az ENIAC nevű elektronikus, programozható digitális számítógépet. A gép megalkotását az amerikai Hadügyminisztérium Hadianyag-ellátási Részlege rendelte meg 1943. június 5-én kelt szerződéssel a Moore Intézettől.Moore School of Electrical Engineering. Később Herman Heine Goldstine-t kinevezték a projekt felügyelőjévé. Ez a gép 1945. december 10-re készült el. Goldstine 1944-ben az aberdeeniA több azonos nevű település közül, az Amerikai Egyesült államokban, Maryland államban, Harford megyében található Aberdeen. vasútállomáson találkozott véletlenül Neumann Jánossal és ekkor kezdődött kettejük között egy hosszabb ideig, Neumann János haláláig, tartó közös munka.
Neumann János szerepe bélyegkép|jobbra|A Neumann architektúra vázlata
Neumann 1944-ben, amikor először találkozott Goldstine-nal, a Manhattan terven dolgozott Los Alamosban. Goldstine meghívására többször meglátogatta a Moore Intézetet, ahol közben készült az ENIAC. Ekkor már felmerült a gép továbbfejlesztése, egy újabb gép megépítésének a gondolata, ez a gép lett később az EDVAC. Az EDVAC-cal kapcsolatos fejlesztési munkába szinte a kezdetektől bekapcsolódott Neumann János. Ennek a fejlesztési projektnek a keretében Neumann egy összefoglalót készített First Draft of a Report of the EDVAC címmel (a szakirodalmakban gyakran „csak” First Draft címmel hivatkoznak erre a munkára), amelyben összefoglalta azokat az alapelveket, amelyeket fontosnak tartott az EDVAC megépítéséhez. Ez az eredetileg belső (bizalmasnak) szánt feljegyzés később nyilvánosságra került, és ez lett hosszú időn keresztül a digitális számítógépek felépítésének az elméleti alapja. Tartalmazza a később Neumann-elveknek nevezett irányelveket, és az ebből következő felépítését a digitális számítógépeknek. Ezt utóbb Neumann-architektúrának nevezték el. Neumann a First Draft-ban következetesen a digital computing system (magyarul digitális számoló rendszer), digital computing device (magyarul digitális számoló eszköz) kifejezéseket használta. Ekkorra már egyértelműen felismerték, hogy a digitális elvű számítógépek fejlesztésével érdemes foglalkozni, az analóg számítógépek speciális területen maradtak csak meg.
A digitális számítógépek elterjedése A digitális számítógép megalkotása nem egy ember és nem egy intézmény munkája. Egy hosszú, több évtizedet átölelő folyamat eredményeként az 1940-es évek közepére, második felére alakultak ki azok a fő tervezési elvek, módszerek, amelyek meghatározzák a mai napig a digitális számítógépek felépítését. Kezdetben az akkor már a távíró- és telefontechnikában elterjedt jelfogókat (más néven reléket) használták az elektromechanikus digitális számítógépek alap elemeként. A jelfogós gépek legfontosabb problémája a sebesség volt. Az 1940-es évek közepétől elkezdték az elektroncsöveket használni az elektronikus digitális számítógépek fő alkatrészeként a jelfogók helyett. Az első valóban használható, elektronikus digitális számítógép 1945 végére készült el, ezt követően sorra jelentek meg a digitális számítógépek. Az 1950-es évekre egyre több gép jelent meg. Kezdetben a számítógépek csak a hadiipar számára épültek. A fő alkalmazási területük az atomfegyverekhez kapcsolódó, illetve a különböző lövedékekElsősorban az ekkor kiemelt kutatási területnek számító ballisztikus röppálya, illetve később az interkontinentális ballisztikus rakéták fejlesztéséhez szükséges számítások elvégzése volt. röppálya elemzéséhez szükséges számítások elvégzése volt. Az első, kereskedelmi forgalomba hozott, sorozatban gyártott számítógép, az UNIVAC-I 1951. június 5-én került üzembe helyezésre. Ekkortól kezdődött a számítógépek rohamos elterjedése, ami után már nem csak a hadiipar és a kiemelt kutatóhelyek rendelkezhettek számítógéppel, hanem elvileg bárki, aki azt képes volt megfizetni. Ebben az időszakban Európában (elsősorban Németországban, Franciaországban, Angliában) is megjelentek az első számítógépek. A hidegháború idején a keleti-blokkban a Szovjetunióban 1953-ban készült el az első, sorozatban gyártott számítógép, a Sztrela. Ezek a gépek még elektroncsöves felépítésűek voltak.
A tranzisztor megalkotása (1947. december 24.) és elterjedése után a tranzisztorok lettek a számítógépek fő alkatrészei, azonban még az 1960-as évek elején is készültek elektroncsöves gépek. 1947 körül megjelent a mágnesdobos memória,A mágnesdobos memóriát eleinte operatív tárnak használták, a ferritgyűrűs memória megjelenése után kezdték csak háttértárolóként használni. Volt egy rövid átmeneti időszak, amikor mindkét célra használták. illetve néhány évvel később 1950 körül a ferritgyűrűs memória. A mágneses tárolás lehetővé tette azt, hogy a digitális számítógépek memóriája nagyobb kapacitás mellett egyszerűbb (olcsóbb) felépítésű legyen. A ferritgyűrűs memória egy lényeges sebességbeli növekedést is magával hozott. Az integrált áramkörök megjelenése után – az első integrált áramkört a Texas Instruments mutatta be 1958-ban – rövid idő alatt elkezdte az integrált áramkör felváltani a tranzisztort. 1971-ben az Intel bemutatta az első mikroprocesszort ezután gyorsan terjedt a mikroprocesszorok alkalmazása is. A mikroprocesszor megjelenését követő években több gyártó is forgalomba hozott eleinte , később mikroprocesszorokat. Az első mikroprocesszor 1976-ban jelent meg, a Texas Instruments TMS 9900 típusjelű eszköze volt. 1979-ben a Motorola bemutatta az MC68000-es processzort, amelyik az első 32 bites mikroprocesszor volt. Az 1970-es évek végétől a digitális számítógépek leggyakrabban mikroprocesszorokból és az azokat kiegészítő integrált áramkörökből épülnek fel. Az elektronikai alkatrészek fejlődésével a gépek gyártástechnológiája változott, ennek következménye lett, hogy a gépek mérete és ára rohamosan csökkent. 1981-ben megjelent az IBM PC, majd ezt követte az IBM PC XT és később az AT változatok. Ezek a gépek kifejezetten személyi használatra szánt, jelentős teljesítményű gépek voltak. Ennek a folyamatnak a következménye lett, hogy az 1980-es évek közepére elérhetővé vált, hogy az embereknek akár a saját lakásukban is lehetett számítógépük. A 2000-es évektől megjelentek a kis méretű, kézben hordozható eszközök (pl. PDAk) később az okostelefonok is terjedtek. Ezek az eszközök műszakilag digitális számítógépek.
A digitális számítógépekben használt mikroprocesszor-technika fejlődésének eredményeként a 2010-es évekre a fejlett világban a digitális számítógép az élet nélkülözhetetlen eszköze lett, a mindennapokban az okos eszközök használata, valamint az IoT megszokottá vált.
Programvezérlés