Presenterade analoga datorer, komponenter, typer

De Analoga datorer De är en typ av dator som använder de kontinuerligt föränderliga aspekterna av fysiska fenomen, såsom elektriska, mekaniska eller hydrauliska mängder, för att modellera problemet som löses.

Det vill säga, de är datorer som fungerar med siffror representerade av direkt mätbara kontinuerliga värden, såsom tryck, temperatur, spänning, hastighet och vikt. Däremot representerar digitala datorer dessa värden symboliskt.

Källa: X -15_Analog_Computer efter hur den är gjord - https: // www.Youtube.com/watch?V = PW1NACZLDGS, PUB -domän, https: // Commons.Wikimedia.org/w/index.Php?Curid = 52164169

Analoga datorer kan ha ett mycket brett spektrum av komplexitet. Det enklaste är beräkningsreglerna och nomogrammen, medan datorer som styr marinkanoner och stora digitala/analoga hybriddatorer är bland de mest komplicerade. Då var de de första datormaskinerna som utvecklats.

Processkontrollsystem och skyddsreläer Använd analog dator för att utföra kontroll- och skyddsfunktioner.

På 1960 -talet var huvudtillverkaren American Company Electronic Associates, med sin 231R analoga dator, med vakuumrör och 20 integratorer. Därefter, med sin 8800 analoga dator, med solida tillståndsförstärkare och 64 integratorer.

[TOC]

Ersättare av digitala datorer

På 60 -talet 70 digitala datorer, baserade först på vakuumrör, och senare på transistorer, integrerade kretsar och mikroprocessorer, blev de billigare och mer exakta.

Detta ledde till att digitala datorer till stor del ersatte analoga datorer. Emellertid förblev analoga datorer användes i vetenskapliga och industriella tillämpningar, för vid den tiden var de vanligtvis mycket snabbare.

Till exempel fortsatte de att användas i vissa specifika applikationer, till exempel flygdatorn i flygplanet.

Mer komplexa applikationer, såsom syntetisk öppningsradar, förblev under området för analog datoranvändning fram till långt in på 1980 -talet, eftersom digitala datorer var otillräckliga för uppgiften.

Även för närvarande undersöker analog dator. Vissa universitet använder fortfarande analoga datorer för att lära kontrollteorin för kontrollsystem.

Egenskaper

Analog databehandling

En analog dator används för att bearbeta analoga data, såsom spänning, temperatur, tryck, hastighet etc. Lagrar kontinuerligt dessa fysiska mängder data och utför beräkningarna med hjälp av dessa mätningar.

Det skiljer sig helt från den digitala datorn, som använder symboliska nummer för att representera resultaten.

Analoga datorer är utmärkta för situationer som kräver att data mäts direkt, utan att konvertera dem till siffror eller koder.

Användning av analoga signaler

Den analoga datorn använder den analoga signalen, som kan representeras som en sinusformad eller kontinuerlig våg, som innehåller värden som varierar i tid.

En analog signal kan variera i sin bredd eller frekvens. Värdet på amplituden är intensiteten hos signalen relaterad till dess högsta punkt, kallad Crest, och med dess lägsta punkter. Å andra sidan är frekvensvärdet dess fysiska längd från vänster till höger.

Exempel på analoga signaler är mänskligt tal eller tal genom elektrifierad kopparkabel.

Analoga datorer kräver ingen lagringskapacitet eftersom de i en enda operation mäter och jämför mängderna.

Begränsad precision

Analoga representationer har begränsad precision, vanligtvis av några decimaler.

Precisionen för en analog dator begränsas av dess datorelement, liksom av kvaliteten på intern energi och elektriska sammankopplingar.

Kan tjäna dig: vad är periskopet och vad är det för?

I huvudsak begränsar det noggrannheten för den använda läsutrustningen, som i allmänhet är tre eller fyra decimaler.

Programmering

Programmering på en analog dator innebär omvandling av problemekvationer till den analoga datorkretsen.

Vad är analoga datorer för?

De tjänar till att representera data för mätbara mängder, såsom spänningar eller växelrotation, för att lösa ett problem, istället för att uttrycka data som siffror.

Övervakning och kontroll

Vid övervaknings- och kontrollsystem används de för att bestämma en kontrollformel och för att beräkna processparametrarna, såsom effektivitet, kraft, prestanda och andra.

Om ett matematiskt uttryck som definierar föreningen av en parameter med koordinaterna för ett objekt kan tilldelas, tjänar den analoga datorn till att lösa motsvarande ekvation.

Till exempel används analoga datorer i stor utsträckning för att utvärdera energisystemens ekonomiska effektivitet och kan fungera som automatiska tillsynsmyndigheter.

De används ofta för att kontrollera processer som de som finns i oljeraffinaderier, där kontinuerliga flödes- och temperaturmätningar är viktiga.

Avancerad analys

Upprepade gånger löser systemet med ekvationer som beskriver en kontrollerad process, kan en analog dator på kort tid skanna ett stort antal alternativa lösningar. För att göra detta, använd olika värden i parametrarna som är föremål för förändringar under processen.

Den erforderliga kvaliteten kan garanteras, genom styrsignaler som tillkännages av den analoga datorn.

Värdena som bestäms av datorn överförs till en regleringsanordning, som justerar kontrollpunkterna.

Bestämning av störande eller användbara signaler

Storleken på en störande eller användbar signal bestäms med hjälp av differentiella ekvationer som beskriver det dynamiska systemet, värdena för de initiala förhållandena, utöver de förändringar som bestäms i statistiken som mäter bruset och signalen.

En analog dator kan också användas för att bygga instrument som automatiskt registrerar störningar och producerar en styrsignal, vilket kommer att bero på karaktären och mängden störningar.

Dynamisk systemsimulering

Simuleringar kan göras i realtid eller i mycket höga hastigheter, vilket gör det möjligt att uppleva upprepade körningar med förändrade variabler.

De har använts i stor utsträckning i flygplanssimuleringar, kärnkraftsanläggningar och även i industrikemiska processer.

Komponenter

Operationsförstärkare

De flesta elektriska analoga datorer arbetar manipulering av spänningar eller potentiella skillnader. Dess grundläggande komponent är den operativa förstärkaren, som är en enhet vars utgångsström är proportionell mot dess inmatningspotentialskillnad.

Genom att göra denna utgångsström flyta genom lämpliga komponenter erhålls fler potentiella skillnader och ett brett utbud av matematiska operationer kan genomföras, som inkluderar summa, subtraktion, investeringar och integration.

En elektrisk analog dator består av många typer av förstärkare. Dessa kan ansluta för att generera ett matematiskt uttryck för stor komplexitet och med en mängd variabler.

Hydrauliska komponenter

Viktiga hydrauliska komponenter kan inkludera rör, ventiler och containrar.

Mekaniska komponenter

De roterande axlarna kan vara att transportera data inuti datorn, differentiella växlar, skivintegratorer, boll eller rull, 2-D och 3D-kammar, lösningsmedel och mekaniska multiplikatorer och servoborvor.

Elektriska och elektroniska komponenter

- Precisionsmotstånd och kondensatorer.

- Driftsförstärkare.

- Multiplikatorer.

- Potentiometrar.

- Fasta funktionsgeneratorer.

Enligt arten av matematiska operationer

Linjär

Linjära komponenter utför summan, integrationen, teckenförändringar, multiplikation med en konstant och andra.

Kan tjäna dig: konstruktionstekniker

Icke -linjär

Funktioner generatorer reproducerar icke -linjära relationer. Det finns datorkomponenter utformade för att reproducera en tilldelad funktion, från en, två eller flera argument.

Det är vanligt att i denna klass skilja de enheter som reproducerar diskontinuerliga funktioner för ett enda argument och multiplikatoravdelningsenheter.

Logisk

Bland de logiska komponenterna finns analoga logiska enheter, utformade för att separera den största eller mindre mängden bland flera mängder, diskreta logiska enheter, reläer som växlar kretsar och några andra specialenheter.

Alla logiska enheter kombineras vanligtvis i en, kallad parallell logisk enhet. Den är utrustad med sin egen anslutningskort för att ansluta enskilda logiska enheter med varandra och med de återstående analoga komponenterna på datorn.

Grabbar

Mekaniska datorer

De är byggda av mekaniska komponenter, till exempel spakar och växlar, istället för elektroniska komponenter.

De vanligaste exemplen är de sammanfattande maskinerna och mekaniska räknare, som använder rotation av kugghjulen för att göra summor eller räkningar. Mer komplexa exempel kan utföra multiplikationer och divisioner och till och med differentiell analys.

De mest praktiska mekaniska datorerna använder roterande axlar för att transportera variablerna från en mekanism till en annan.

I Fourier Synthesizer, som var en tidvattenmaskin, användes kablar och remskivor som tilllade de harmoniska komponenterna.

Det är viktigt att nämna de mekaniska flyginstrumenten i det ursprungliga rymdskeppet, som visade det beräknade resultatet inte i form av siffror, utan genom förskjutningar av indikatorytorna.

Det väl manerade rymdskeppet var utrustat med ett instrument som heter Globus. Detta visade jordens figurativa rörelse genom förskjutningen av en miniatyrlandballong, utöver latitud och längdindikatorer.

Elektriska datorer

De är vanligare, eftersom de har ett väsentligt bredare passeringsband och är praktiska att ansluta till andra datorer och kontrollelementen på en enhet.

De använder elektriska signaler som flyter genom flera motstånd och kondensatorer för att simulera fysiska fenomen, istället för den mekaniska interaktionen mellan komponenterna.

Utformningen av de analoga elementen på datorn är baserad på elektroniska ex -aktuella förstärkare. Dessa har hög vinst i öppet kretsläge.

Beroende på strukturen för ingångs- och återkopplingskretsen utför en operativ förstärkare en linjär eller icke -linjär matematisk operation. Också en kombination av dessa operationer.

Denna typ av analoga datorer hade en stor användning inom datavetenskap och militärteknologi i mitten av det tjugonde århundradet, såsom flygplan och missiltest.

Skillnader med digital

Signalöverföring

Digitala signaler har två diskreta tillstånd, inaktiverade eller aktiverade. Det funktionshindrade tillståndet är noll volt och det aktiverade tillståndet är fem volt. Därför använder digitala datorer binära nummerdata, i form av 0 och 1.

Analoga signaler är kontinuerliga. De kan ha valfritt värde mellan två ändar, till exempel -15 och +15 volt. Spänningen för en analog signal kan vara konstant eller variera över tid.

Det vill säga, i analoga datorer överförs data i form av kontinuerliga signaler. I digitala datorer överförs de i form av diskreta signaler.

Typer av kretsar

Analoga datorkretsar använder operativa förstärkare, signalgeneratorer, motståndsnätverk och kondensatorer. Dessa kretsar bearbetar kontinuerliga spänningssignaler.

Kan tjäna dig: applikationen kunde inte initieras korrekt. Fel 0xc00007b

Digitala datorer använder en mängd tändningar/off -kretsar, såsom mikroprocessorer, klockpulsgeneratorer och logikdörrar.

Det vill säga den digitala datorn använder elektroniska kretsar, medan den analoga datorn använder motstånd för kontinuerligt signalflöde.

Precision

Analoga datorer måste hantera en viss nivå av elektriskt brus i kretsarna, vilket påverkar deras precision. Kretsarna på en digital dator har också elektriskt brus, även om detta inte har någon effekt på precision eller tillförlitlighet.

Å andra sidan kan den analoga datorn inte ge upprepade resultat med en exakt ekvivalens. Detta innebär att analoga datorer är mindre exakta jämfört med digitala datorer.

Programmering

Både analoga och digitala datorer kan programmeras, även om metoderna är olika.

Digitala datorer använder komplexa instruktionssekvenser, till exempel att jämföra eller multiplicera två nummer, eller flytta data från en plats till en annan.

För att programmera en analog dator ansluter de elektriskt med olika kablarnas delsystem med varandra. Till exempel är en signalgenerator ansluten till en kontrollknapp för att variera signalintensiteten.

Exempel

Slottklocka

Denna berömda dator kunde spara programmeringsinstruktioner. Med mer än tre meter höga visade enheten tid, zodiaken och även solbanorna.

Beräkningsdelen av enheten gjorde det möjligt för användare att fastställa dagens variabla varaktighet beroende på säsong. Beskrivs 1206 var den här datorn mycket komplex för sin tid.

Räknesticka

En av de enklaste och mest igenkännliga mekaniska analoga datorerna är beräkningsregeln. Detta är en enhet för att ungefärliga grundläggande matematiska beräkningar.

Användare skjuter en markerad stav för att anpassa den med flera märken i en annan stång och läser därmed enheten enligt justeringen av dessa olika märken.

Differentiell analysator

Denna mekaniska analoga dator kunde lösa differentiella ekvationer. Med en design så gammal som början av 1800, var differentialanalysatorn perfekterad på 1930 -talet och användes fram till mitten av det varvde århundradet.

Det anses vara den första moderna datorn. Han vägde 100 ton och innehöll 150 motorer, utöver hundratals kilometer kablar som anslutit reläer och vakuumrör.

Enligt nuvarande standarder var maskinen långsam. I själva verket var det bara hundra gånger snabbare än en mänsklig operatör som använde en skrivbordskalkylator.

Andra exempel

- Prediktor Kerrison.

- Librascope, balansera dator och vikt på ett flygplan.

- Mekaniska integratorer som planimeter.

- Nomogram.

- Norden Bombing Viewer.

- Eldrelaterade datorer.

- Vattenintegratorer.

- Moniac, ekonomisk modellering.

Simuleringsrådet var en analog datoranvändarförening i USA.

Boletinerna i simuleringsrådet från 1952 till 1963 är för närvarande tillgängliga online. De visar tekniker vid den tiden och även den vanliga användningen av analoga datorer.

Referenser

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Analog dator. Taget från: i.Wikipedia.org.
2. Ravepedia (2019). Analog dator. Taget från: ravepedia.com.
3. Diesh Thakur (2019). Vad är analog dator? - Definition. ECOMPUTER NOTER. Taget från: ecomputerotes.com.
4. Encyclopaedia Britannica (2019). Analog dator. Taget från: Britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 skillnader mellan analoga och digitala datorer. Taget från: Techwalla.com.
6. The Free Dictionary (2019). Analogdator. Taget från: Encyclopedia2.den fria ordboken.com.
7. Encyclopedia (2002). Dator, analog. Taget från: Encyclopedia.com.