デジタル・コンピュータは、数値形式のデータを処理するように設計されており（デジタル回路参照）、その回路は、加算、減算、乗算、除算の数学演算を直接実行します。 デジタル・コンピュータが扱う数値は2進法で表現され、2進数（ビット）は0と1であり、0、1、10、11、100、101などは0、1、2、3、4、5などに対応することになる。 2進数は、コンピュータの回路上では、電流や電圧の有無（1）、（0）で簡単に表現されます。 8ビットの連続したビットをバイトと呼び、8ビットバイトでは256通りのオンオフの組み合わせが可能です。 このように1バイトで最大256個の英数字を表現できるものを1バイト文字セット（SBCS）と呼び、事実上の標準は拡張ASCII文字セットである。 日本語、中国語、韓国語などの一部の言語では、256以上の固有の記号を必要とする。 しかし、1つの記号に2バイト、つまり16ビットを使用することで、最大65,536個の文字や表意文字を表現することができる。 このような配列はダブルバイト文字セット（DBCS）と呼ばれ、ユニコードはこのような文字セットの国際標準である。 コンピュータのアーキテクチャによっては、1バイトまたはそれ以上のバイトをデジタルワードと呼ぶこともある。これは、問題の数値の大きさだけでなく、その符号（正または負）も指定でき、また、特定のエラーを自動的に検出し、場合によっては修正できる冗長ビットを含むこともある（コード、情報理論参照）。 また、計算結果を保存し、他のデータと比較することができ、その比較に基づいて一連の演算を変更することができる。 デジタル・コンピュータは現在、電子ゲーム、電子メール、ソーシャル・ネットワーキング、データやワープロのアプリケーションから、DTP、ビデオ会議、天気予報、核兵器の模擬実験、暗号など、個人、ビジネス、科学、政府の幅広い用途で使用されている。 コンピュータ内部でデータを処理するさまざまな回路は、高度に同期した方法で動作しなければならない。これは、コンピュータのクロックとして機能する非常に安定した発振器で制御することで実現される。 一般的なパソコンのクロックレートは、1秒間に数億サイクルから数十億サイクルの範囲にある。 この速度で動作するデジタルコンピューター回路は、1秒間に数千億回の算術・論理演算が可能だが、スーパーコンピューターはその100万倍以上の速度で、人間が手で解くことが不可能な問題を迅速に解決することができる。 演算回路、論理回路、レジスタ（主記憶装置（メモリ）よりも高速にアクセスできる記憶装置で、計算の中間結果を保持するために使用される）に加えて、コンピューターの心臓部（中央処理装置（CPU）と呼ばれる）は、演算回路、論理回路、レジスタ（主記憶装置（メモリ）よりも高速にアクセスできる記憶装置で、計算結果の中間結果を保持するために使用される）、そして、CPU（中央処理装置（CPU）と呼ばれる）がある。
CPUに関連するのは主記憶装置（メモリ）で、結果やその他のデータを、ほんの数秒から数日または数週間にわたって保存し、さらに処理するために取り出すことができる。 かつては真空管、後には小さなドーナツ型の強磁性体コアをワイヤーでつないだものだったが、現在は集積回路で構成され、その一つ一つに数十億個の半導体デバイスが搭載されている場合もある。 真空管やコアが1ビットを表し、コンピュータの総記憶容量が数千バイト（またはキロバイト、KB）単位だったのに対し、現代のコンピュータのメモリチップは数億バイト（またはメガバイト、MB）単位で、パーソナルコンピューターとメインフレームコンピューターの総記憶容量は数十億バイト（ギガバイト、GB）またはそれ以上で表されるようになった。 書き込みができないROM（Read Only Memory）は、常に内容を保持し、コンピュータの制御情報を保存するために使用されます。 ランダムアクセスメモリー（RAM）は、読み書きが可能なメモリーで、電源を切るたびに消失する。 最近のコンピュータにはキャッシュメモリが搭載されており、CPUはRAMより高速にアクセスできるが、レジスタより遅い。キャッシュメモリ内のデータも、コンピュータの電源を切ると失われる。 かつては紙テープやパンチカードがこの役割を担っていたが、現在は読み書き可能な磁気テープやディスク、フラッシュメモリ、そしてコンパクトディスク（CD）とその後継のデジタル多用途ディスク（DVD）の2種類の光ディスクが主な材料として使用されている。 RAMと比較すると、これらは安価であり（ただしフラッシュメモリは他の2つよりも高価）、揮発性がなく（すなわち、コンピュータの電源を切ってもデータが失われない）、あるコンピュータから別のコンピュータへデータを転送する便利な方法を提供することができます。
磁気テープを使用するシステムでは、情報は、音声の録音に使用されるものと多少似た特別設計のテープレコーダーによって保存される。 磁気テープは現在、大量のデータのオフサイトストレージや主要なシステムのバックアップに主に使用されています。 磁気ディスクと光ディスクは原理が同じで、磁気または光媒体がディスクの表面上にある経路（トラック）に配置されている。 ディスクドライブには、ディスクを回転させるモーターと、ディスクにデータを読み書きする磁気ヘッドまたは光学ヘッドも含まれている。 ドライブにはいくつかの形態がありますが、最も大きな違いは、ドライブアセンブリからディスクを取り外すことができるかどうかです。 USB フラッシュ ドライブ、フラッシュ メモリ カード、ソリッド ステート ドライブなどのフラッシュ メモリ デバイスは、ブロック単位で消去および再プログラム可能な不揮発性メモリを使用しています。
プラスチック製のホルダーにマイラーで囲まれた着脱式の磁気ディスク（古いバージョンでは紙製のホルダーがありました）は現在ほとんど時代遅れになっています。 これらのフロッピーディスクにはさまざまな容量があり、非常に高密度のディスクでは250MBと、トルストイの『アンナ・カレーニナ』サイズの本を12冊収納するには十分すぎるほどの容量があります。 ハードディスクは金属製で、層状に並んでいる。 フロッピーディスクや光ディスクよりもはるかに多くのデータを保存でき、データの読み書きも高速である。 ハードディスクの価格が下がるにつれて、ハードディスクはパーソナル コンピュータのコンポーネントとしてますます含まれるようになり、フロッピー ディスクに代わってオペレーティング システム、プログラム、およびデータを保存するための標準メディアとして使用されるようになりました。 DVD は、CD の 10 倍ものデータを保存することができる、改良された光学ストレージ技術です。 CD-ROM（リードオンリーメモリ）やDVD-ROM（リードオンリーメモリ）のディスクは、工場出荷時にデータが書き込まれているが、一度書き込んだデータを消去して新しいデータを書き込むことはできない。 1990年代後半になると、新しい光ストレージの技術が登場した。 CD-ROMやDVD-ROMに書き込むことができるが、一度しか書き込めないCD-RやDVD-R、CD-ReWritable（CD-RW）、DVD-ReWritable（DVD-RW、DVD+RW）、DVD+R、CD-Recordable（DVD-R、DVD-R）、CD-Recordable（DVD-R、CD-R）、CD-RECording（DC、DC）、CD-RECording（DVD）、CD-RECording（DVD）などがある。5635>
フラッシュメモリは、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリから発展した、より新しいデバイスです。 磁気および光学ストレージ技術よりも高価ですが、フラッシュ・メモリは高速に読み書きできるため、起動時間が短く、データ・アクセスや保存が迅速に行えます。 また、フラッシュメモリーは機械的な衝撃に強く、小型化も進んでいるため、USBフラッシュドライブを使えば、大量のデータを簡単に持ち運びながら保存することができます。 ソリッドステートドライブは、磁気ハードディスクドライブよりもアクセスや書き込みが容易で、消費電力も少ないため、ハイエンドの軽量ノートパソコンや高性能パソコンに多く搭載されるようになってきています。 また、タブレット端末やスマートフォンにもフラッシュメモリーが使用されています。 より少ないフラッシュ メモリと大きな磁気ハード ドライブを組み合わせたハイブリッド ドライブでは、大量のデータを経済的に保存できる一方、頻繁に使用するがたまにしか変更しないオペレーティング システムおよびプログラム ファイルへのアクセスがより迅速に行えるという利点があります。 補助記憶装置はすべて入出力装置として使用される。 長年にわたり、最もポピュラーな入出力媒体はパンチカードであった。 最も一般的な入力装置はコンピュータ端末と内蔵磁気ハードディスクで、最も一般的な出力装置は端末に付随するコンピュータのディスプレイ画面（通常はグラフィック処理装置で処理された出力を表示）とプリンターである。 人間は、コンピュータ端末を通じてコンピュータと直接通信し、タイプライターのようなキーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドなどのポインティングデバイス、あるいは音声認識ソフトウェアを実行するコンピュータに接続されたマイクに向かって話すことによって、指示やデータを入力することができる。 入力結果は、液晶、発光ダイオード、ブラウン管などの画面やプリンター出力に表示されることもある。 また、最近のコンピュータでは、有線または無線（ワイヤレス）接続でコンピュータネットワークやインターネットに接続するためのネットワークカードも重要な入出力デバイスの一つである。 CPU、主記憶装置、補助記憶装置、および入出力装置をまとめて、コンピュータ・システムを構成する。
一般に、コンピュータが実行しなければならない最も遅い操作は、データの転送、特に人間からデータを受信したり人間に届けたりする場合の転送である。 コンピュータの中央処理装置はこの期間の多くでアイドル状態であるため、その能力をより十分に活用するために2つの類似した技術が用いられる。
大型コンピュータで用いられる時間共有は、異なる端末の複数のユーザーが1台のコンピュータを同時に使用することを可能にするものである。 コンピュータはあるユーザーのためにタスクの一部を実行し、次にそのタスクを中断して別のユーザーのために別のタスクの一部を実行する、ということを繰り返す。 各ユーザーがコンピュータを使える時間はほんのわずかだが、タスクの切り替えは非常に速いため、ほとんどのユーザーはそれを意識することがない。 世の中にある数千万台のコンピュータのほとんどは、パーソナルコンピュータやワークステーションと呼ばれるスタンドアローンのシングルユーザー用機器である。 このようなコンピュータでは、マルチタスクと同じようなスイッチングが、1人のユーザーに対して行われる。 例えば、あるファイルを印刷し、別のファイルをインターネットのウェブサイトにアップロードしながら、別のファイルをワープロで編集し、インターネットで配信されている録音を聴くといったことが可能です。 各コンピュータは、ネットワーク、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、または無線信号によって他のコンピュータと接続され、プリンタ、ハードディスク装置、インターネット接続などのリソースを共有することができるようになります。 クラウドコンピューティングもリソース共有の一種です。 クラウドコンピューティングは、ネットワーク（多くの場合インターネット）上でハードウェアとソフトウェアの両方へのアクセスを提供し、さまざまなデバイスを使用する多くの個人や組織に、コンピューティングリソースへのアクセスの容易さと、アクセスするリソースの種類や量を変更する柔軟性の両方を可能にするように設計されています。 コンピュータが、ある形式から別の形式にデータを変換するなど、その動作の側面を制御するさまざまなプログラムはソフトウェアとして知られており、インストールを構成する物理的な装置であるハードウェアと対照的です。 ほとんどのコンピュータでは、マシンの瞬間的な制御は、オペレーティングシステムまたはスーパーバイザーと呼ばれる特別なソフトウェアプログラムによって行われている。 このほか、プログラミング言語のアセンブラやコンパイラ、業務用や家庭用のアプリケーション（「コンピュータ・プログラム」を参照）もソフトウェアの一種である。 ソフトウェアは非常に重要で、高度に洗練されたハードウェアの配列の有用性は、適切なソフトウェアの不足によって制限されることがあります。
プログラム内の各命令は、コンピュータに何らかの算術演算を実行する、メモリ内の所定の場所からデータを読み取る、2 つの数値を比較する、またはその他の動作を行うように指示するという単純で単一のステップである場合があります。 プログラムは、あたかもデータのようにコンピュータのメモリに入力され、起動時にメモリ内のこの材料を命令として扱うように指示される。 コンピュータは2進数で動作するように設計されているので、すべてのデータと命令はこの形式で表現されなければならない。コンピュータが内部で動作する機械語は、命令を定義するさまざまな2進コードと、命令を記述するためのフォーマットで構成されている。 プログラマーが実際の機械語で作業をするのは時間がかかるし面倒なので、ほとんどのプログラムは、プログラマーの利便性を考えて作られたプログラミング言語（高級言語）を使って書かれている。 コンピュータは、この高級言語を機械語に翻訳し、プログラムが書かれた元の問題を解決するようにプログラムされている。 5635>
- Introduction
- Analog Computers
- Digital Computers
- Development of Computers
- Bibliography
All Rights Reserved.