Un computer digital este o mașină care stochează date într-un format numeric și efectuează operațiuni pe acele date folosind manipulare matematică. Acest tip de computer include de obicei un fel de dispozitiv pentru stocarea informațiilor, o metodă de introducere și ieșire a datelor și componente care permit efectuarea de operațiuni matematice pe datele stocate. Calculatoarele digitale sunt aproape întotdeauna electronice, dar nu trebuie neapărat să fie așa.
Există două metode principale de modelare a lumii cu o mașină de calcul. Calculatoarele analogice folosesc unele fenomene fizice, cum ar fi tensiunea electrică, pentru a modela un fenomen diferit și efectuează operațiuni prin modificarea directă a datelor stocate. Cu toate acestea, un computer digital stochează toate datele sub formă de numere și efectuează operațiuni pe acele date în mod aritmetic. Majoritatea computerelor folosesc numere binare pentru a stoca date, deoarece cele și zerourile care alcătuiesc aceste numere sunt ușor de reprezentat cu simple stări electrice pornit-oprit.
Calculatoarele bazate pe principii analogice au avantaje în unele domenii de specialitate, cum ar fi capacitatea lor de a modela continuu o ecuație. Un computer digital are însă avantajul de a fi ușor programabil. Aceasta înseamnă că pot procesa multe seturi diferite de instrucțiuni fără a fi reconfigurate fizic.
Cele mai vechi computere digitale datează din secolul al XIX-lea. Un exemplu timpuriu este motorul analitic teoretizat de Charles Babbage. Această mașină ar fi stocat și procesat datele mecanic. Aceste date, totuși, nu ar fi fost stocate mecanic, ci mai degrabă ca o serie de cifre reprezentate de stări fizice discrete. Acest computer ar fi fost programabil, o premieră în calcul.
Calculul digital a intrat în uz pe scară largă în timpul secolului al XX-lea. Presiunile războiului au dus la mari progrese în domeniu, iar computerele electronice au apărut din cel de-al Doilea Război Mondial. Acest tip de computer digital folosea în general rețele de tuburi vid pentru a stoca informații pentru utilizare activă în calcul. Pentru depozitarea pe termen lung au fost folosite cărțile de hârtie sau perforate. Intrarea de la tastatură și monitoarele au apărut mai târziu în secol.
La începutul secolului 21, computerele se bazează mai degrabă pe circuite integrate decât pe tuburi cu vid. Ele încă folosesc memorie activă, stocare pe termen lung și unități centrale de procesare. Dispozitivele de intrare și de ieșire s-au înmulțit foarte mult, dar încă servesc aceleași funcții de bază.
În 2011, computerele încep să depășească limitele circuitelor convenționale. Căile circuitelor dintr-un computer digital pot fi acum imprimate atât de apropiate între ele încât trebuie luate în considerare efecte precum tunelul de electroni. Lucrul pe computere optice digitale, care procesează și stochează date folosind lumină și lentile, poate ajuta la depășirea acestei limitări.
Nanotehnologia poate duce la o varietate cu totul nouă de calcul mecanic. Datele pot fi stocate și procesate digital la nivelul unor molecule individuale sau a unor grupuri mici de molecule. Un număr uimitor de elemente de calcul moleculare s-ar potrivi într-un spațiu relativ mic. Acest lucru ar putea crește foarte mult viteza și puterea computerelor digitale.