Как называется класс компьютеров, обрабатывающих постоянно изменяющиеся физические величины

Обновлено: 21.11.2024

Мы много слышали о цифровых компьютерах, но редко упоминали об аналоговых компьютерах. Не потому, что их нет, а люди думают, что компьютеры только цифровые. Мы сталкиваемся со многими примерами аналоговых компьютеров, но едва замечаем их как аналоговые устройства.

Основное различие между аналоговым и цифровым компьютером заключается в типе данных, которые они обрабатывают. Процессы Analog Computers постоянно изменяют свои данные. Цифровой компьютер обрабатывает данные в двоичном коде.

В этой статье вы узнаете, что такое аналоговые компьютеры, а также в чем разница между аналоговыми и цифровыми компьютерами.

Что такое аналоговый компьютер?

Аналоговый компьютер – это устройство, выполняющее задачи с использованием непрерывных данных. Аналоговые приборы используются для измерения напряжения, давления, электрического тока, температуры.

Эти величины постоянно изменяются при измерении величины, например температуры человека, которая изменяется постоянно. Аналоговый компьютер — это первое поколение компьютеров, т. е. начало компьютерного мира.

Аналоговые компьютеры приспособлены для измерения вещей, а не для их подсчета или проверки. Они специально разработаны для измерения и выполнения арифметических вычислений чисел, когда числа представлены в физических величинах.

В типичных электронно-аналоговых компьютерах входные сигналы преобразуются в напряжения, которые можно складывать или умножать с помощью специально разработанных схемных блоков. Ответы постоянно генерируются для просмотра или преобразования в другую желаемую форму.

Эффективность этого компьютера возрастает, когда мы получаем результат данных в виде графиков и т. д. Аналоговые компьютеры не могут хранить статистику. Они используются в области технологий, науки, исследований, инженерии, образования и т. д.

Возможности аналогового компьютера

  • Важной особенностью аналоговых компьютеров является то, что величины, представляющие цифровые данные, постоянно изменяются с течением времени.
  • Следовательно, аналоговые компьютеры отличаются от обычных цифровых компьютеров, которые работают только с числами или количествами.
  • Аналоговые компьютеры — это в основном механические или электрические машины, которые могут выполнять такие задачи, как сложение, умножение, вычитание и деление.
  • Вывод аналоговых устройств может быть выражен в виде графиков, нарисованных на экране осциллографа или на бумаге, или в виде электрического сигнала, используемого для управления работой механизма.
  • Аналоговые машины предназначены для определенных целей.
  • Они обычно используются для мониторинга реальных условий, таких какветер, звук, движение, температура и т. д.
  • Помимо технических приложений (таких как автоматические коробки передач и музыкальные синтезаторы), аналоговые компьютеры также используются для решения конкретных вычислительных задач практического характера.

Преимущества аналоговых компьютеров

Преимущество аналоговых устройств заключается в том, что они показывают результаты в простой или графической форме за короткое время. Преобразования в реальном времени в цифровом компьютере требуют сложного программирования и графических программ, но в аналоговых компьютерах все наоборот.

Недостатки аналоговых компьютеров

Меньшая точность и отсутствие универсальности — существенные недостатки аналоговых компьютеров. Поскольку точность аналоговых компьютеров ограничена, она должна зависеть от ряда факторов, таких как разброс параметров схемы, неправильная сборка, проблемы с проводкой и т. д. Внешние факторы, такие как магнитные поля, изменения окружающей среды. температура и давление, напряжение и т.д.

Из-за высокой стоимости компьютеров аналоговые устройства не используются обычными людьми из-за более высоких цен на компьютеры и сложности в использовании и обучении. Компьютеризация данных обходится дороже, чем обработка визуальных данных мозга.

Примеры аналоговых компьютеров

Например, вы наверняка видели, что когда пациент приходит в больницу, чтобы проверить свое здоровье. Пациент обследуется с помощью аналогового компьютера, точно так же, сколько температур лихорадки у пациента, каково АД тела пациента, все такие тесты выполняются с использованием аналоговых компьютеров или машин.

Известными примерами аналоговых компьютеров являются планиметры, номограммы, операционные усилители, механические интеграторы, логарифмические линейки, хищники приливных бассейнов, электрические интеграторы, которые решают уравнения в частных производных, а также решают алгебраические уравнения.

Другие примеры аналоговых компьютеров: весоизмерительные машины, Librascope, компьютер взвешивания и балансировки самолета, механический компьютер, водный интегратор.

Аналоговые компьютеры используются не только в научной сфере, но и на промышленных предприятиях. Здесь они должны обеспечивать температуру, напряжение и электрические токи на экране в соответствии с потребностями.

Примером современного аналогового компьютера является автоматическая коробка передач автомобиля. При изменении крутящего момента меняется и давление жидкости в гидроприводе, и характер этой «функции» можно конструктивно изменить.

Разница между аналоговым и цифровым компьютером

Надеюсь, вы поняли, что такое аналоговый компьютер и его примеры. Теперь узнайте разницу между аналоговыми и цифровыми компьютерами.

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

аналоговый компьютер, любое из класса устройств, в которых непрерывно изменяющиеся физические величины, такие как электрический потенциал, давление жидкости или механическое движение, представлены способом, аналогичным соответствующим величинам в решаемой задаче. Аналоговая система настраивается в соответствии с начальными условиями, а затем позволяется свободно изменяться. Ответы на проблему получают путем измерения переменных в аналоговой модели. См. также цифровой компьютер.

Первые аналоговые компьютеры были машинами специального назначения, как, например, предсказатель приливов, разработанный в 1873 году Уильямом Томсоном (позже известным как лорд Кельвин). В том же духе А.А. Майкельсон и С.В. Страттон построил в 1898 году гармонический анализатор, состоящий из 80 компонентов. Каждый из них был способен генерировать синусоидальное движение, которое можно было умножить на постоянные коэффициенты путем регулировки точки опоры на рычагах. Компоненты были добавлены с помощью пружин для получения результирующей. Еще одной вехой в развитии современного аналогового компьютера стало изобретение дифференциального анализатора в начале 1930-х годов американским инженером-электриком Ванневаром Бушем и его коллегами. Эта машина, в которой для решения дифференциальных уравнений использовались механические интеграторы (шестерни с переменной скоростью), была первым практичным и надежным устройством такого рода.

Компьютеры размещают веб-сайты, состоящие из HTML, и отправляют текстовые сообщения так же просто, как. РЖУ НЕ МОГУ. Взломайте этот тест, и пусть какая-нибудь технология подсчитает ваш результат и раскроет вам его содержание.

Электронные аналоговые компьютеры, разработанные в середине 20 века, работают на основе управления разностью потенциалов (напряжениями). Их основным компонентом был операционный усилитель, устройство, выходной ток которого был пропорционален входной разности потенциалов. Пропуская этот выходной ток через соответствующие компоненты, можно было получить дополнительные разности потенциалов, и с ними можно было выполнять широкий спектр математических операций, включая инверсию, суммирование, дифференцирование и интегрирование. Типичный электронный аналоговый компьютер состоял из множества типов усилителей, которые можно было соединить, чтобы построить математическое выражение, иногда очень сложное и с множеством переменных.

Аналоговые компьютеры особенно хорошо подходили для моделирования динамических систем; такое моделирование можно было бы проводить в режиме реального времени или с гораздо более высокой скоростью, что позволяло бы экспериментировать путем повторных прогонов с измененными переменными. Они широко использовались при моделировании самолетов, атомных электростанций и промышленных химических процессов. Другие основные применения включали анализ гидравлических сетей (например, потока жидкостей через канализационную систему) и электронных сетей (например, производительность магистральных цепей). К 1970-м годам аналоговые компьютеры были заменены более быстрыми и мощными цифровыми компьютерами.

Компьютерная обработка сигналов может осуществляться в аналоговом, цифровом и гибридном форматах. Сигнал преобразуется в электрический импульс, радиоволну или свет с помощью процесса, известного как модуляция.

Хотя концепция обработки сигналов может быть такой же простой, как включение и выключение постоянного тока, она также сложна, как переменный или электромагнитный ток.

Основной функцией компьютера является преобразование необработанных данных в информацию, задача, которую выполняет микропроцессор. Для того, чтобы это произошло, данные должны пройти через какой-то путь. Этот путь называется сигналом.

Компьютеры используют аналоговые и цифровые сигналы для преобразования необработанных данных в полезную информацию. В то время как первый быстро обрабатывает результаты, второй дает наиболее точную информацию. Где-то посередине находится гибридная обработка, которая призвана объединить преимущества вышеупомянутых технологий.

Ранние системы и приспособления, созданные в начале 20 века, были аналоговыми; те, что производились с конца 20 века до начала 21 века, в основном были цифровыми.

С тех пор аналоговые сигналы были вытеснены цифровыми инновациями.

Переход стал возможен из-за необходимости выполнять задачи быстрее и эффективнее с меньшим количеством беспорядка.

Отрасль связи — это одна из областей, где технологии должны были развиваться быстро. Хотя в прошлом аналоговая телефония была проста в использовании, она была затруднена из-за цены и ограниченной масштабируемости.

Однако цифровая телефония обеспечивает более низкие тарифы на звонки, более высокое качество передачи вызовов и улучшенную масштабируемость.

1. Аналоговая обработка сигналов

Люди воспринимают мир в аналоговой форме, что объясняет, почему все, что мы видим, говорим и слышим, передается в виде непрерывного и бесконечного потока информации. В некотором смысле человеческий мозг — это своего рода очень мощный суперкомпьютер.

Аналоговые компьютеры используются для моделирования механических, электрических и гидравлических величин природы для моделирования проблем или моделей, которые необходимо решить. Текущий вычислительный процесс является самоцелью.

На примере аналоговых часов минутный и часовой циферблаты постоянно движутся, показывая время. Мы можем визуально измерять прошедшее или грядущее время, не переключаясь между цифрами от 0 до 9, как в цифровых часах.

В отличие от современных компьютеров, которые можно использовать для общих целей дома и в офисе, аналоговые устройства использовались и используются для конкретных промышленных задач для измерения постоянно меняющихся параметров.

Они использовались и могут использоваться для управления следующими физическими величинами:

8 лучших альтернатив Adobe Reader, которые должен использовать каждый

8 лучших альтернатив Microsoft Word, которые должен использовать каждый

8 лучших альтернатив Google Chrome, которые вы должны использовать

  • напряжение
  • температура
  • давление
  • расстояние
  • ускорение
  • скорость
  • моделирование
  • заставить

Аналоговый компьютер MiniAC использовался Университетом Флориды для моделирования модели

Реализация

Аналоговые компьютеры ориентированы на решение дифференциальных уравнений, где время является наиболее важной переменной. Поскольку они производят только непрерывные сигналы, выходные данные не используют длину слова в качестве критерия для окончательного вычисления. Обычно вычисления и вывод происходят одновременно.

Первые крупные аналоговые сигнальные компьютеры использовались для моделирования и испытаний различных типов самолетов, межконтинентальных баллистических ракет и многочисленных промышленных установок. В первые годы ученые обращались к этим системам, чтобы воплотить свои идеи в жизнь.

Например, при попытке усовершенствовать систему подвески в конструкции автомобиля эти системы можно использовать для моделирования и тем самым предоставить инженерам более совершенные конструкции устойчивых к давлению подвесок.

Поскольку экспериментальную среду можно было объяснить с помощью математических формул, ее также можно было смоделировать с помощью аналоговых приспособлений.

Задачи были смоделированы в реальном мире путем запуска определенных формул, а выходные данные можно было прочитать в электрических напряжениях и различных видах механических движений.

Традиционным компьютерам не обязательно требовались ресурсы хранения в качестве выходных данных, поскольку вычисления можно было считывать и использовать в режиме реального времени.

В аналоговую эру электрический ток измеряли с помощью амперметров

Примеры аналоговых устройств и компьютеров

  • логарифмическая линейка
  • Спидометр
  • Предсказатель приливов
  • Термометр
  • Аналоговые часы
  • Номограмма: графическое вычислительное устройство.
  • Операционный усилитель
  • Механический интегратор
  • Электрические интеграторы, решающие уравнения в частных производных
  • Бомбоприцел Norden
  • Осциллограф: используется для измерения напряжения электронного прибора в зависимости от времени.
  • Вольтметр
  • MONIAC ​​(аналоговый компьютер денежного национального дохода): построен в Новой Зеландии в 1949 году для моделирования национального экономического процесса в Великобритании.
  • Компьютер Water Integrator: создан в России в 1936 году для решения дифференциальных уравнений.

Судьба аналоговых компьютеров

Аналоговые компьютеры исчезли из обычных учреждений, их можно найти только в некоторых исследовательских университетах и ​​на промышленных предприятиях, а также в качестве экспериментальных моделей для компьютерных любителей.

Электронные энтузиасты все еще возятся с моделированием проблем электроники, потому что они измеряют данные в реальном времени для информации, а не алгоритмически данные обработка в современных системах.

Их также помнят как экспериментальные приспособления, и они далеки от того, чего достигли цифровые системы. Несмотря на то, что они лучше защищали параллельную обработку, они отставали, когда дело касалось удобства использования для обычных пользователей.

Наоборот, цифровые устройства оказались простыми в использовании, а полученные данные легко обрабатывать и хранить.

Это никоим образом не означает, что аналоговые устройства и памятные вещи исчезли навсегда. Очевидно, что они играли важную роль, пока не появилась лучшая методология вычислений и повальное увлечение персональными компьютерами.

2. Цифровая обработка сигналов

Как видно из слов, представление данных осуществляется с помощью двоичных цифр, которые представлены цифрами, а также нечисловыми буквами и символами.

В отличие от аналоговых компьютеров, которые преобразуют данные в информацию в бесконечной форме, цифровая обработка сигналов работает путем оценки входных и выходных данных с использованием двоичного режима 0 и 1 или дискретной электрической передачи ВКЛ и ВЫКЛ.

Цифровые компьютеры способны предоставлять более точные данные, поскольку они выполняют логические и арифметические операции, такие как умножение, сложение, вычитание и деление.

На языке непрофессионала цифровая система предназначена для автоматической обработки арифметических или логических вычислений с использованием двоичных цифр в двух основных состояниях: 0 (ноль) и 1 (единица).

Другие преимущества включают универсальность и точность, а также то, что их легко перепрограммировать. Кроме того, сегодня большая часть информации хранится в цифровом виде на компьютере и вне его.

Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) также используются для передачи аудиовизуальных аналоговых записей в компьютер для хранения и редактирования.

В ноутбуках используется цифровая обработка сигналов

Различия между аналоговой и цифровой обработкой сигналов

Основное различие между цифровыми и аналоговыми компьютерами заключается в том, как они обрабатывают данные. В то время как цифровые компьютеры используют двоичный язык для точного выполнения вычислений, аналоговые компьютеры обрабатывают непрерывные данные, такие как изменения напряжения и колебания температуры, для вывода вычислений.

Работа с непрерывными значениями

Работайте над скрытыми значениями

Измерение таких величин, как скорость и температура

Решайте математические задачи, такие как сложение и вычитание

Предпочтительнее в инженерных и научных областях

Используется всеми и во всех слоях общества

Компьютеры специального назначения

ПК — это компьютеры общего назначения

Возможно, нет памяти

Для работы требуется память

Используйте тщательно составленные списки инструкций

Можно электрически соединить различные подсистемы с помощью патч-кабелей

Выводить числа

Выдает сигналы напряжения и имеет наборы аналоговых измерителей и осциллографов для отображения напряжения

Варьируются по размеру: от крошечных приспособлений, размера рабочего стола до многостоечного оборудования

От крошечных встроенных систем до серверных систем размером с комнату

Хранение затруднено, потому что они используют непрерывные сигналы

Числовая и дискретная природа упрощает хранение данных

3. Гибридная обработка сигналов

Это сочетание популярных функций аналоговой и цифровой обработки сигналов. Гибридная система способна вводить аналоговые данные и выводить цифровую информацию или наоборот.

С точки зрения перспективы гибридные компьютеры обладают как скоростью аналоговых систем, так и точностью и памятью цифровых устройств.

Например, аналоговое устройство можно использовать для измерения артериального давления и температуры пациента в медицинском учреждении, а полученные данные преобразовывать в значимые цифровые данные.

В большинстве случаев гибриды предназначены для специализированных задач на секретных военных объектах и ​​важных зданиях для наблюдения за особыми действиями и функциями радаров.

Этот компьютер следует выбирать, если пользователю необходимо обрабатывать как непрерывные, так и дискретные данные.

Области, в которых можно использовать гибридные компьютеры:

  • Для предоставления данных о катетеризации сердца в больницах.
  • Измерение пульса, артериального давления и температуры
  • В бензоколонках

Эта статья является точной и достоверной, насколько известно автору. Контент предназначен только для информационных или развлекательных целей и не заменяет личного совета или профессиональной консультации по деловым, финансовым, юридическим или техническим вопросам.

© 2015 Альфред Амуно

Комментарии

бабити, 11 мая 2019 г.:

не могли бы вы прислать мне, например, список гибридных компьютеров, используемых в больнице

Виктор, 24 марта 2019 г.:

Используют ли аналоговые компьютеры процессор?

Лаксман Хадка, 17 марта 2018 г.:

какой из следующих компьютеров является гибридным? 1-ноутбук. 2 основная рама. 3. микро. 4. Аппарат ЭКГ.

Сабахат Малик, 16 октября 2016 г.:

Мне было удобно подготовиться к заданию ❤

Альфред Амуно (автор) из Кампалы, 23 мая 2015 г.:

Спасибо, Луис, за ваше понимание большой интриги вычислений. Я согласен с вами, что многие вчерашние технологии, вероятно, отправятся в архивы, а может и нет!

Показательным примером последнего является эволюция измерительных датчиков в современных вычислительных устройствах, таких как iPhone и сопутствующие аксессуары.

Сопроцессор M7/M8 и другие аппаратные концепции в новых iPhone, вероятно, должны пролить свет и привести нас к пониманию того, что на самом деле может выполнять аппаратное обеспечение метрик.

Например, iPhone оснащен барометром, гироскопом и акселерометром для фитнеса, и все они следуют аналоговому подходу старой школы к измерению вещей!

Новые датчики в iPhone могут отслеживать (читать, измерять) действия, связанные с движением, такие как атмосферное давление, ускорение и состояние инерции, и эти данные можно преобразовывать в цифровые формы.

Помимо сенсоров iPhone, Nike, Mio, Lapka и другие производители придумали всевозможные аксессуары и приспособления для фитнеса, которые позволят вашему смартфону выполнять гораздо больше «аналоговых» симуляций, чем ваш настольный компьютер когда-либо сможет!< /p>

Конечно, iPhone — это не аналоговый компьютер, но все же цифровой компьютер, который может делать все то же, что и ваш настольный компьютер.

Наконец, старый аналоговый подход к измерениям основывался на специализированных функциях, и у вас возникло бы искушение поставить под сомнение вклад отдельных устройств в вычисления в целом.

Опять же, любой персональный компьютер или даже «устройство» с часами является вычислительным устройством в своем собственном качестве, потому что оно фактически вводит, обрабатывает и выводит данные для удобства пользователя.

Луис из Сан-Диего, 23 мая 2015 г.

Хорошее замечание. Технологии вообще остались незамеченными. К какой категории, по вашему мнению, относится Iphone? Цифровой, аналоговый или гибридный компьютер? Очевидно, что они не могут быть компьютерами, потому что если бы они были, вы могли бы размещать папки внутри папок, чтобы лучше организовать приложения. Пример - контакты. Я бы поместил текстовые сообщения и телефон в контакты. Внутри нужна дополнительная папка, чтобы отделить Facebook от других, потому что это другой тип связи. У заметок есть собственная папка, потому что вы можете размещать неограниченное количество тем в центральной теме. ты понимаешь мою точку зрения? Я уверен, что в компьютерах сочетаются аналоговые и цифровые технологии, но не верьте мне на слово; проведите собственное исследование. Гибрид представляет собой комбинацию двух штаммов. Так будет ли гибридный компьютер комбинацией цифрового и аналогового компьютеров? Кстати, что с часами? Я не вижу никакого сходства с выбранной вами темой. Может быть, если бы вы разместили что-то о механике и источнике питания часов. Марка аккумулятора имеет значение? Часы потребляют меньше энергии из-за механики? Тип батареи, это фактор?В чем разница между батарейками в часах и фонарике? Держите голову выше.

Существует три основных типа компьютеров. Это основано на аппаратной структуре и способе представления физических величин в компьютере. Ниже приведены три типа.

Аналоговый, цифровой и гибридный компьютер

Аналоговые компьютеры

Аналоговые компьютеры используются для обработки аналоговых данных. Аналоговые данные имеют непрерывный характер и не являются дискретными или отдельными. К таким типам данных относятся температура, давление, скорость, вес, напряжение, глубина и т. д. Эти величины непрерывны и имеют бесконечное множество значений.

Он измеряет непрерывные изменения некоторой физической величины, например Спидометр автомобиля измеряет скорость, изменение температуры

измеряется термометром, вес измеряется весовой машиной. Эти компьютеры идеальны в ситуациях, когда данные можно принимать непосредственно от измерительных приборов без необходимости преобразовывать их в числа или коды.

Аналоговые компьютеры — это первые разрабатываемые компьютеры, которые послужили основой для разработки современных цифровых компьютеров. Аналоговые компьютеры широко используются для некоторых специализированных инженерных и научных приложений, для расчета и измерения аналоговых величин. Они часто используются для управления процессами, например, на нефтеперерабатывающих заводах, где важны измерения расхода и температуры. Они используются, например, в производстве бумаги и в химической промышленности. Аналоговым компьютерам не требуется никакого хранилища, поскольку они измеряют и сравнивают количества за одну операцию. Выходные данные аналогового компьютера обычно представлены в виде показаний ряда циферблатов (спидометр автомобиля) или графика на ленточной диаграмме.

Цифровые компьютеры

Цифровой компьютер, как следует из его названия, работает с цифрами для представления цифр, букв или других специальных символов. Цифровые компьютеры работают на входах типа ВКЛ-ВЫКЛ, а их выход также имеет форму сигнала ВКЛ-ВЫКЛ. Обычно ВКЛ представляется 1, а ВЫКЛ представлен 0. Таким образом, мы можем сказать, что цифровые компьютеры обрабатывают информацию, которая основана на наличии или отсутствии электрического заряда, или мы предпочитаем говорить двоичные 1 или 0. .

Цифровой компьютер можно использовать для обработки как числовых, так и нечисловых данных. Он может выполнять арифметические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление, а также логические операции. Большинство компьютеров, доступных сегодня, являются цифровыми компьютерами. Наиболее распространенными примерами цифровых компьютеров являются бухгалтерские машины и калькуляторы.

Результаты цифровых компьютеров более точны, чем результаты аналоговых компьютеров. Аналоговые компьютеры быстрее цифровых. Аналоговым компьютерам не хватает памяти, тогда как цифровые компьютеры хранят информацию. Можно сказать, что цифровые компьютеры считают, а аналоговые измеряют.

Гибридные компьютеры

Гибрид – это сочетание цифровых и аналоговых компьютеров. Он сочетает в себе лучшие черты обоих типов компьютеров, т.е. Он обладает скоростью аналогового компьютера, памятью и точностью цифрового компьютера. Гибридные компьютеры используются в основном в специализированных приложениях, где необходимо обрабатывать оба вида данных. Поэтому они помогают пользователю обрабатывать как непрерывные, так и дискретные данные. Например, бензонасос содержит процессор, который преобразует измерения расхода топлива в значения количества и цены. В больничном отделении интенсивной терапии (ОИТ) используется аналоговое устройство, которое измеряет артериальное давление пациента, температуру и т. д., которые затем преобразуются и отображаются в виде цифр. Например, гибридные компьютеры используются для научных расчетов, в оборонных и радиолокационных системах.

Старый механический аналоговый компьютер | Изображение: Shutterstock

Что такое аналоговые компьютеры: полное объяснение

Компьютер, обрабатывающий аналоговые данные, называется аналоговым компьютером. Аналоговые компьютеры хранят информацию в физических величинах в непрерывном формате и используют измерения для выполнения вычислений.

Аналоговые компьютеры подходят для измерения данных, которые аналоговые компьютеры не могут преобразовать в числа или коды. Однако из-за большого количества связанных с этим сложностей аналоговые компьютеры были в значительной степени вытеснены цифровыми компьютерами в промышленных и научных приложениях, таких как системы управления и самолеты.

В свое время, когда цифровых компьютеров еще не существовало или они не обладали достаточной производительностью, широко использовались аналоговые компьютеры (даже антикитерский механизм и логарифмическая линейка могут рассматриваться как аналоговые вычислительные устройства). Появление и быстрое развитие цифровых компьютеров сделали аналоговые компьютеры в значительной степени устаревшими в 1950-х и 1960-х годах, хотя они по-прежнему используются в некоторых конкретных приложениях, таких как бортовой компьютер в самолетах и ​​для обучения системам управления в университетах. Тем не менее, несколько удивительных аналоговых компьютеров заслуживают нашего внимания.

Аналоговые компьютеры: точное определение

Аналоговый компьютер определяется следующим образом:

Аналоговый компьютер – это компьютер, в котором используются постоянно меняющиеся объекты, такие как механические, электрические, гидравлические и т. д. Первоначально они использовались в 1950-х и 1960-х годах. Однако вместо дискретных данных они используют непрерывные значения. В результате эти компьютеры работают на аналоговых сигналах. Кроме того, эти сигналы являются непрерывными сигналами с изменяющейся во времени характеристикой.

Как работают аналоговые компьютеры

Набор схемных модулей, способных выполнять суммирование, масштабирование, интегрирование или умножение напряжений, а также модули, генерирующие функции, составляют аналоговый компьютер. Эти устройства состоят из операционных усилителей на интегральных схемах и функциональных генераторов в самых последних системах. На большом аналоговом компьютере, скорее всего, потребуется много десятков усилителей.

Входные и выходные данные соответствующих модулей переплетаются для решения поставленной задачи. Например, связь физических величин, изменяющихся во времени, может быть продемонстрирована в виде дифференциальных уравнений, включающих масштабирование, обратную связь и установление предварительных обстоятельств по мере необходимости, с напряжениями, представляющими физические величины. Таким образом можно обращаться к одиночным или одновременным уравнениям в инженерных и научных вычислениях, моделировании и симуляции.

Кто создал аналоговые компьютеры

Первый аналоговый компьютер был изобретен Михайло Петровичем Аласом, сербским математиком.

Из типов машин машина, в которой непрерывно флуктуирующие физические величины, такие как электрический потенциал, давление жидкости или механическое движение, представлены способом, сравнимым с соответствующими величинами в решаемой задаче, называется аналогом. компьютер. Аналоговая система строится на основе начальных условий, а затем оставляется для модификации по желанию. Наконец, переменные в аналоговой модели измеряются, чтобы получить ответы на проблему.

История аналоговых компьютеров немного неясна. Тем не менее, простота и размер аналоговых компьютеров делают их изобретение одним из преимуществ для многих. Первыми аналоговыми компьютерами были специализированные машины, такие как предсказатель приливов Уильяма Томсона в 1873 году. В 1898 году А.А. Майкельсон и С.В. Stratton разработал 80-компонентный гармонический анализатор. Они могли обеспечить синусоидальное движение, которое можно было умножить на постоянные коэффициенты, используя точку опоры на рычагах. Для формирования результирующей использовались пружины для соединения компонентов. Дифференциальный анализатор был изобретен в начале 1930-х годов американским инженером-электриком Ванневаром Бушем и его коллегами и стал еще одной вехой в создании современного аналогового компьютера. Эта машина была первой в своем роде в истории, использующей механические интеграторы (редуктор с регулируемой скоростью) для решения дифференциальных уравнений.

Каково применение аналоговых компьютеров

Аналоговые компьютеры широко использовались в научных и промышленных целях намного позже изобретения цифровых компьютеров, о чем свидетельствуют их технические характеристики и доступный размер. У них было несколько преимуществ, в том числе то, что в то время они часто были значительно быстрее. Однако они устарели еще в 1950-х и 1960-х годах в истории, хотя долгое время оставались полезными. Они используются в некоторых конкретных приложениях, таких как авиасимуляторы, бортовые компьютеры самолетов и системы управления университетским обучением, поскольку они были доступны по цене. Механические часы, например, представляют собой аналоговые компьютеры, в которых стрелки секунд, минут и часов приводятся в движение постоянным и периодическим вращением взаимосвязанных шестеренок. Поскольку цифровые компьютеры не подходили для более сложных приложений, таких как авиасимуляторы и радары с синтезированной апертурой, аналоговые вычисления (и гибридные вычисления) оставались областью аналоговых вычислений (и гибридных вычислений) вплоть до 1980-х годов.

Примеры аналоговых компьютеров в реальном мире

Некоторые примеры типов аналоговых компьютеров со значительными преимуществами, управляемым размером и доступной ценой в реальном мире:

Термометр

Аналоговый термометр работает с использованием градуированной шкалы и свойств ртути. При нагревании ртуть переходит из жидкого состояния в твердое.В результате клиент может диагностировать лихорадочное состояние организма. Кроме того, температура тела является аналоговым сигналом. В результате термометр, используемый для измерения температуры тела, является прекрасным примером одного из типов аналоговых компьютеров.

Спидометр

Спидометр – это гаджет, который измеряет скорость движения автомобиля. Шкала спидометра правильно отградуирована, часто в километрах в час. Скорость регулируется стрелкой, которая может свободно отклоняться в ответ на получаемый аналоговый сигнал. Тросик спидометра соединен с валом шестерни, а с другой стороны - с постоянным магнитом. Между этим магнитом и металлической чашкой скорости нет физической связи. С помощью индукторного стержня с прикрепленной пружиной чашка скорости соединяется с индикатором. Вращающийся внешний вал редуктора вращает магнит.

Металлическая чашка скорости притягивается к магнитному полю движущегося магнита. Механическое движение чашки скорости используется для отклонения иглы. Отклонение стрелки указывает на скорость автомобиля.

Аналоговые часы

Аналоговые часы – это обычное и недорогое оборудование в нашей повседневной жизни. Аналоговые часы — это тип аналогового компьютера, о котором многие люди не подозревают. В нем используется пьезоэлектрический чувствительный кварцевый кристалл. Пьезоэлектрический кристалл вибрирует со скоростью 32 768 полуколебаний в секунду благодаря напряжению, обеспечиваемому батареей, которое является аналоговым сигналом. Эти колебания образуют импульс, а один импульс равен по времени одной секунде. В результате одна секунда равняется 32 768 колебаниям пьезоэлектрического кристалла.

Сейсмометр

Сейсмометр — это устройство, измеряющее силу землетрясения. Это устройство держится близко к земле. Земля, как и сейсмометр, трясется, когда происходит землетрясение. Сейсмические волны – это волны, возникающие во время землетрясения. Затем сейсмические волны записываются на миллиметровой бумаге в установке, называемой сейсмографом. После тщательного изучения и анализа сейсмограммы сейсмологи сообщают нам магнитуду землетрясения.

Вольтметр

Поскольку напряжение постоянно изменяется во времени, это аналоговый сигнал. В результате аналоговые вольтметры можно считать аналоговыми компьютерами. Разность потенциалов между двумя участками электрической сети отображается с помощью вольтметра. Отклоняющаяся стрелка и изогнутая градуированная шкала на блоке индикации являются основными особенностями аналоговых вольтметров. Вольтметр подключен параллельно цепи для измерения падения напряжения на резисторе.

Объяснение аналогового компьютера: все, что вам нужно знать, часто задаваемые вопросы (часто задаваемые вопросы)

Что такое аналоговый компьютер?

Аналоговый компьютер — это машина, которая анализирует аналоговую информацию. Аналоговый компьютер представляет и хранит данные в физических величинах в непрерывном построении и проводит расчеты с использованием измерений. Это не эквивалент цифрового компьютера, который выражает результаты с помощью символических чисел.

Когда был изобретен аналоговый компьютер?

Ванневар Буш (1890–1974), инженер-электрик Массачусетского технологического института, изобрел прототип современного аналогового компьютера в 1930-х годах. Недовольный длительными математическими вычислениями дифференциальных уравнений, необходимыми для решения некоторых инженерных задач, Буш и его команда из отдела электротехники Массачусетского технологического института начали работу над устройством для автоматического решения этих уравнений.

Кто изобрел аналоговый компьютер?

Первоначально они были построены в 1920–1930 годах после того, как в 1876 году их изобрел Джеймс Томсон. На их основе были созданы некоторые секции механических аналоговых компьютеров управления стрельбой.

Что является примером аналогового компьютера?

Обширные возможности аналоговых компьютеров позволяют использовать множество примеров в реальном мире, таких как термометры, спидометры, аналоговые часы, сейсмометры и вольтметры.

До сих пор используются аналоговые компьютеры?

Учитывая множество связанных с этим сложностей, аналоговые компьютеры были в значительной степени вытеснены цифровыми компьютерами в промышленных и научных приложениях, таких как системы управления и самолеты.

В чем разница между аналоговым компьютером и цифровым компьютером?

Аналоговый компьютер, также известный как аналоговый компьютер, моделирует ситуацию, используя аспект постоянного изменения физических явлений, таких как электрические, механические или гидравлические характеристики. Цифровые компьютеры, с другой стороны, выражают переменные величины символически и с использованием значений дискретного времени и амплитуды.

Читайте также: