Οι ψηφιακοί υπολογιστές (digital computers) έκαναν δυνατά πολλά επιστημονικά, βιομηχανικά και εμπορικά επιτεύγματα τα οποία θα ήταν ανέφικτα χωρίς αυτούς. Τα διαστημικά προγράμματα θα ήταν αδύνατο να γίνουν χωρίς τη συνεχή παρακολούθηση των πτήσεων από υπολογιστές, και πολλές εμπορικές επιχειρήσεις λειτουργούν αποτελεσματικά μόνο με τη βοήθεια της αυτόματης επεξεργασίας δεδομένων. Οι υπολογιστές χρησιμοποιούνται σε επιστημονικούς υπολογισμούς, σε επεξεργασίες δεδομένων για το εμπόριο και τις επιχειρήσεις, στον έλεγχο της εναέριας κυκλοφορίας, ως διαστημικοί καθοδηγητές, στην εκπαίδευση και σε πολλές άλλες περιοχές. Η πιο εντυπωσιακή ιδιότητα ενός ψηφιακού υπολογιστή είναι η γενικότητά του. Μπορεί να ακολουθεί μια σειρά εντολών (instructions), που λέγεται πρόγραμμα (program), και που επενεργεί με ορισμένα δεδομένα (data). Ο χρήστης (user) μπορεί να καθορίσει και να αλλάξει το πρόγραμμα και τα δεδομένα ανάλογα με τις εκάστοτε ανάγκες του. Σαν αποτέλεσμα αυτής της ευελιξίας, οι ψηφιακοί υπολογιστές γενικού σκοπού (general purpose) μπορούν να εκτελέσουν μια τεράστια ποικιλία επεξεργασίας πληροφοριών (information processing).
Ο ψηφιακός υπολογιστής γενικού σκοπού είναι το πιο γνωστό παράδειγμα ψηφιακού συστήματος (digital system). Άλλα παραδείγματα είναι τα ψηφιακά τηλεφωνικά κέντρα, τα ψηφιακά βολτόμετρα, οι μετρητές συχνότητας, οι υπολογιστικές μηχανές, τα τηλέτυπα, κ.ά. Χαρακτηριστικό ενός ψηφιακού συστήματος είναι η επεξεργασία διακριτών στοιχείων (discrete elements) πληροφορίας. Τέτοια διακριτά στοιχεία μπορεί να είναι ηλεκτρικοί παλμοί, δεκαδικά ψηφία, τα γράμματα ενός αλφάβητου, αριθμητικές πράξεις, σημεία στίξης ή κάθε άλλο σύνολο συμβόλων που έχουν κάποιο νόημα. Αρκετά διακριτά στοιχεία πληροφορίας βαλμένα στη σειρά αποτελούν επίσης μία ποσότητα πληροφορίας. Για παράδειγμα, τα γράμματα γ, α, τ και α σχηματίζουν τη λέξη γάτα. Τα ψηφία 2, 3, 7 σχηματίζουν έναν αριθμό. Έτσι, μια ακολουθία διακριτών στοιχείων σχηματίζουν μια γλώσσα, δηλαδή, έναν «πειθαρχημένο» τρόπο για τη μετάδοση πληροφοριών. Παλιότερα οι ψηφιακοί υπολογιστές χρησιμοποιούνταν κυρίως για αριθμητικούς υπολογισμούς. Σ’ αυτή την περίπτωση τα διακριτά στοιχεία είναι τα ψηφία (digits). Από εκεί ξεπήδησε ο όρος ψηφιακός υπολογιστής (digital computer). Ένα πιο κατάλληλο όνομα για έναν ψηφιακό υπολογιστή θα ήταν «Σύστημα επεξεργασίας διακριτών πληροφοριών».
Διαγραμματικά ένας ψηφιακός υπολογιστής
Ένα ψηφιακού σύστημα, του οποίου η συμπεριφορά περιγράφεται από μαθηματικές εξισώσεις, προσομοιώνεται σ’ έναν ψηφιακό υπολογιστή με χρήση αριθμητικών μεθόδων. Όταν το πρόβλημα που θα επεξεργαστούμε είναι από τη φύση του διακριτό, όπως στις εμπορικές εφαρμογές, ο ψηφιακός υπολογιστής επεξεργάζεται τις μεταβλητές στη φυσική τους μορφή.
Ένα διάγραμμα ψηφιακού υπολογιστή φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Η μονάδα μνήμης (memory unit) αποθηκεύει προγράμματα, καθώς επίσης δεδομένα εισόδου, εξόδου και ενδιάμεσα στοιχεία. Η μονάδα επεξεργασίας (processing unit) εκτελεί αριθμητικές και άλλες λειτουργίες, όπως καθορίζονται από κάποιο πρόγραμμα. Η μονάδα ελέγχου (control unit) επιβλέπει τη ροή των πληροφοριών μεταξύ των διαφόρων μονάδων. Η μονάδα ελέγχου διαβάζει μία-μία τις εντολές του προγράμματος από τη μνήμη. Για κάθε εντολή πληροφορεί τον επεξεργαστή τι να κάνει, ώστε να εκτελεστεί η λειτουργία που περιγράφει η εντολή αυτή. Τόσο το πρόγραμμα όσο και τα δεδομένα είναι αποθηκευμένα στη μνήμη. Η μονάδα ελέγχου επιβλέπει την εκτέλεση του προγράμματος και ο επεξεργαστής χειρίζεται τα δεδομένα, όπως καθορίζει το πρόγραμμα.
Το πρόγραμμα και τα δεδομένα, που έχουν προετοιμαστεί από το χρήστη, μεταφέρονται στη μονάδα μνήμης με κάποια διάταξη εισόδου (input device), όπως οι διάτρητες κάρτες (παλιότερα) ή τα τερματικά (terminals). Μια διάταξη εξόδου (output device), όπως ο εκτυπωτής (printer), δέχεται τα αποτελέσματα των υπολογισμών και τα παρουσιάζει στο χρήστη. Οι μονάδες εισόδου και εξόδου είναι ειδικά ψηφιακά συστήματα με ηλεκτρομηχανικά μέρη και με ηλεκτρονικά ψηφιακά κυκλώματα.
