Ausgewählte analoge Computer, Komponenten, Typen

Der Analogische Computer Sie sind eine Art von Computer, der die kontinuierlich verändernden Aspekte physikalischer Phänomene wie elektrische, mechanische oder hydraulische Mengen verwendet, um das Problem zu modellieren, das gelöst wird.

Das heißt, es handelt sich um Computer, die mit Zahlen arbeiten, die durch direkt messbare kontinuierliche Werte wie Druck, Temperatur, Spannung, Geschwindigkeit und Gewicht dargestellt werden. Im Gegensatz dazu repräsentieren digitale Computer diese Werte symbolisch.

Quelle: x -15_analog_computer durch die Herstellung - https: // www.Youtube.com/Uhr?V = pw1naczldgs, Pub -Domäne, https: // Commons.Wikimedia.org/w/Index.Php?Curid = 52164169

Analoge Computer können eine sehr breite Palette an Komplexität haben. Am einfachsten sind die Berechnungsregeln und die Nomogramme, während die Computer, die Marinekanonen und große digitale/analoge Hybridcomputer steuern, zu den kompliziertesten sind. Zu dieser Zeit waren sie die ersten Computermaschinen, die entwickelten.

Prozesssteuerungssysteme und Schutzrelais verwenden analoges Computing, um Kontroll- und Schutzfunktionen auszuführen.

In den 1960er Jahren war der Haupthersteller der American Company Electronic Associates mit seinem 231r analogen Computer mit Vakuumröhrchen und 20 Integratoren. Anschließend mit seinem 8800 analogen Computer mit soliden staatlichen Betriebsverstärkern und 64 Integratoren.

[TOC]

Ersatz für digitale Computer

In den 60ern 70 digitalen Computern, die zunächst auf Vakuumrohre und später auf Transistoren, integrierten Schaltungen und Mikroprozessoren basieren, wurden sie billiger und präziser.

Dies führte dazu, dass digitale Computer analoge Computer weitgehend ersetzen. Analoge Computer blieben jedoch in wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen verwendet, da sie zu diesem Zeitpunkt häufig viel schneller waren.

Zum Beispiel wurden sie weiterhin in bestimmten Anwendungen verwendet, z. B. in dem Flugcomputer im Flugzeug.

Komplexere Anwendungen wie das synthetische Öffnungsradar blieben bis in die 1980er Jahre unter der Domäne des analogen Computers, da digitale Computer für die Aufgabe nicht ausreichten.

Selbst derzeit untersuchen Sie analoges Computing. Einige Universitäten verwenden immer noch analoge Computer, um die Kontrolltheorie der Kontrollsysteme zu lehren.

Eigenschaften

Analoge Datenverarbeitung

Ein analoge Computer wird verwendet, um analoge Daten wie Spannung, Temperatur, Druck, Geschwindigkeit usw. zu verarbeiten. Speichert diese Daten zur physischen Größen kontinuierlich und führt die Berechnungen mit Hilfe dieser Messungen durch.

Es unterscheidet sich ganz vom digitalen Computer, der symbolische Zahlen verwendet, um die Ergebnisse darzustellen.

Analoge Computer eignen sich hervorragend für Situationen, in denen die Daten direkt gemessen werden müssen, ohne sie in Zahlen oder Codes umzuwandeln.

Verwendung von analogen Signalen

Der analoge Computer verwendet das analoge Signal, das als sinusförmige oder kontinuierliche Welle dargestellt werden kann, die Werte enthält, die zeitlich variieren.

Ein analoges Signal kann in seiner Breite oder Frequenz variieren. Der Wert der Amplitude ist die Intensität des Signal. Andererseits ist der Frequenzwert seine physische Länge von links nach rechts.

Beispiele für analoge Signale sind menschliche Sprache oder Sprache durch elektrifiziertes Kupferkabel.

Analoge Computer erfordern keine Speicherkapazität, da sie in einem einzigen Betrieb die Mengen messen und vergleichen.

Begrenzte Präzision

Analoge Darstellungen haben begrenzte Präzision, häufig von wenigen Dezimalstellen.

Die Präzision eines analogen Computers wird durch seine Computerelemente sowie durch die Qualität der internen Energie und der elektrischen Verbindungen begrenzt.

Kann Ihnen dienen: wofür ist das Periskop und wofür ist es??

Hauptsächlich begrenzt es die Genauigkeit der verwendeten Lesegeräte, die im Allgemeinen drei oder vier Dezimalstellen beträgt.

Programmierung

Die Programmierung auf einem analogen Computer impliziert die Umwandlung von Problemgleichungen in den analogen Computerkreislauf.

Was sind analoge Computer für?

Sie dienen dazu, Daten für messbare Mengen wie Spannungen oder Zahnradrotation darzustellen, um ein Problem zu lösen, anstatt Daten als Zahlen auszudrücken.

Überwachung und Kontrolle

Bei Überwachungs- und Steuerungssystemen werden sie verwendet, um eine Steuerformel zu bestimmen und die Prozessparameter wie Effizienz, Leistung, Leistung und andere zu berechnen.

Wenn ein mathematischer Ausdruck, der die Assoziation eines Parameters mit den Koordinaten eines Objekts definiert, zugewiesen werden kann, dient der analoge Computer dazu, die entsprechende Gleichung zu lösen.

Zum Beispiel werden analoge Computer häufig verwendet, um die wirtschaftliche Effizienz von Energiesystemen zu bewerten und können als automatische Aufsichtsbehörden dienen.

Sie werden häufig verwendet, um Prozesse wie die in Ölraffinerien vorhandenen zu kontrollieren, bei denen kontinuierliche Durchfluss- und Temperaturmessungen wichtig sind.

Erweiterte Analyse

Wenn Sie wiederholt das Gleichungssystem lösen, die einen kontrollierten Prozess beschreiben, kann ein analoge Computer in kurzer Zeit eine große Anzahl alternativer Lösungen scannen. Verwenden Sie dazu unterschiedliche Werte in den Parametern, die während des Prozesses Änderungen unterliegen.

Die erforderliche Qualität kann durch Kontrollsignale garantiert werden, die vom analogen Computer angekündigt wurden.

Die vom Computer bestimmten Werte werden auf ein regulatorisches Gerät übertragen, das die Steuerungspunkte anpasst.

Bestimmung von störenden oder nützlichen Signalen

Die Größe eines störenden oder nützlichen Signals wird unter Verwendung von Differentialgleichungen bestimmt, die das dynamische System, die Werte der Anfangsbedingungen, zusätzlich zu den in der Statistik bestimmten Änderungen, die das Rauschen und das Signal messen, beschreiben.

Ein analoge Computer kann auch verwendet werden, um Instrumente zu erstellen, die automatisch Störungen aufzeichnen und ein Steuersignal erzeugen, das vom Charakter und der Menge an Störungen abhängt.

Dynamische Systemsimulation

Simulationen können in Echtzeit oder in sehr hohen Geschwindigkeiten durchgeführt werden, sodass wiederholte Läufe mit veränderten Variablen erleben können.

Sie wurden in Flugzeugsimulationen, Kernenergieanlagen und auch in industriellen chemischen Prozessen häufig eingesetzt.

Komponenten

Operationsverstärker

Die meisten elektrischen analogen Computer bearbeiten Spannungen oder mögliche Unterschiede. Seine Grundkomponente ist der operative Verstärker, bei dem es sich um ein Gerät handelt, dessen Ausgangsstrom proportional zu seiner Eingangspotentialdifferenz ist.

Durch den Durchfluss dieses Ausgangsstroms durch die geeigneten Komponenten werden mehr potenzielle Unterschiede erhalten, und es können eine Vielzahl von mathematischen Operationen durchgeführt werden, darunter Summe, Subtraktion, Investition und Integration.

Ein elektrischer analoge Computer besteht aus zahlreichen Arten von Verstärkern. Diese können eine Verbindung herstellen, um einen mathematischen Ausdruck großer Komplexität und mit einer Vielzahl von Variablen zu erzeugen.

Hydraulische Komponenten

Wichtige hydraulische Komponenten können Rohre, Ventile und Behälter umfassen.

Mechanische Komponenten

Die rotierenden Achsen können darin bestehen, die Daten innerhalb des Computers, Differential Zahnräder, Disc-Integratoren, Ball oder Walzen, 2-D- und 3-D-Nocken, Lösungsmittel und mechanischen Multiplikatoren sowie Servo-Torques zu transportieren.

Elektrische und elektronische Komponenten

- Präzisionsbeständigkeit und Kondensatoren.

- Operationsverstärker.

- Multiplikatoren.

- Potentiometer.

- Funktionsgeneratoren festgelegt.

Nach der Natur der mathematischen Operationen

Linear

Lineare Komponenten führen die Summe, Integration, Zeichenänderungen, Multiplikation durch eine Konstante und andere durch.

Kann Ihnen dienen: Konstruktionstechnologien

Nicht linear

Funktionen Generatoren reproduzieren nichtlineare Beziehungen. Es gibt Computerkomponenten, die eine zugewiesene Funktion aus einem, zwei oder mehr Argumenten reproduzieren.

Es ist üblich, in dieser Klasse die Geräte zu unterscheiden, die diskontinuierliche Funktionen eines einzelnen Arguments und Multiplikator -Trennungsgeräte reproduzieren.

Logisch

Unter den logischen Komponenten befinden sich analoge logische Geräte, die die größte oder weniger Menge unter mehreren Mengen, diskreten logischen Geräten, Relais -Schaltschaltkreisen und einigen anderen speziellen Einheiten trennen sollen.

Alle logischen Geräte werden im Allgemeinen in einem kombiniert, das als paralleles logisches Gerät bezeichnet wird. Es ist mit einer eigenen Verbindungskarte ausgestattet, um einzelne logische Geräte miteinander und mit den verbleibenden analogen Komponenten des Computers zu verbinden.

Leute

Mechanische Computer

Sie stammen aus mechanischen Komponenten wie Hebeln und Zahnrädern anstelle von elektronischen Komponenten.

Die häufigsten Beispiele sind die zusammenfassenden Maschinen und mechanischen Zähler, die die Rotation der Zahnräder verwenden, um Summen oder Zählungen zu erstellen. Komplexere Beispiele könnten Multiplikationen und Spaltungen sowie eine unterschiedliche Analyse durchführen.

Die praktischsten mechanischsten Computer verwenden rotierende Achsen, um die Variablen von einem Mechanismus zu einem anderen zu transportieren.

In dem Fourier -Synthesizer, bei dem es sich um eine Gezeitenmaschine handelte, wurden Kabel und Riemenscheiben verwendet, die die harmonischen Komponenten hinzufügten.

Es ist wichtig, die mechanischen Fluginstrumente im ersten Raumschiff zu erwähnen, die das berechnete Ergebnis nicht in Form von Ziffern, sondern durch Verschiebungen der Indikatorflächen zeigten.

Das von den gut geführte Raumschiffe war mit einem Instrument namens Globus ausgestattet. Dies zeigte die figurative Bewegung der Erde durch die Verschiebung eines Miniaturlandballons zusätzlich zu Breiten- und Längenindikatoren.

Elektrische Computer

Sie sind häufiger, weil sie ein wesentlich breiteres Durchgangsband haben und sich bequem mit anderen Computern und den Kontrollelementen eines Geräts verbinden können.

Sie verwenden elektrische Signale, die durch mehrere Widerstände und Kondensatoren fließen, um physikalische Phänomene anstelle der mechanischen Wechselwirkung der Komponenten zu simulieren.

Das Design der analogen Elemente des Computers basiert auf elektronischen Ex -Stromverstärkern. Diese haben eine hohe Verstärkung im offenen Schaltungsmodus.

Abhängig von der Struktur des Eingangs- und Rückkopplungskreislaufs führt ein operativer Verstärker einen linearen oder nichtlinearen mathematischen Betrieb durch. Auch eine Kombination dieser Operationen.

Diese Art von analogen Computern hatte in der Mitte des Jahrhunderts einen großen Einsatz in der Informatik- und Militärtechnologie, wie Flugzeug- und Raketentests.

Unterschiede mit digital

Signalübertragung

Digitale Signale haben zwei diskrete Zustände, deaktiviert oder aktiviert. Der deaktivierte Zustand ist Null -Volt und der aktivierte Zustand fünf Volt. Daher verwenden digitale Computer Binärzahlendaten in Form von 0 und 1.

Analoge Signale sind kontinuierlich. Sie können einen Wert zwischen zwei Enden haben, z. B. -15 und +15 Volt. Die Spannung eines analogen Signals kann konstant sein oder im Laufe der Zeit variieren.

Das heißt, in analogen Computern werden die Daten in Form kontinuierlicher Signale übertragen. In digitalen Computern werden sie in Form von diskreten Signalen übertragen.

Arten von Schaltungen

Analoge Computerschaltungen verwenden operative Verstärker, Signalgeneratoren, Widerstandsnetzwerke und Kondensatoren. Diese Schaltungen verarbeiten kontinuierliche Spannungssignale.

Kann Ihnen dienen: Die Anwendung konnte nicht korrekt initiiert werden. Fehler 0xc00007b

Digitale Computer verwenden eine Vielzahl von Zünd-/Aus -Schaltungen wie Mikroprozessoren, Taktpulsgeneratoren und Logikentüren.

Das heißt, der digitale Computer verwendet elektronische Schaltungen, während der analoge Computer Widerstände für den kontinuierlichen Signalfluss verwendet.

Präzision

Analoge Computer müssen mit einem bestimmten Wert an elektrischen Rauschen in den Schaltungen umgehen, was sich auf ihre Präzision auswirkt. Die Schaltungen eines digitalen Computers haben auch elektrisches Rauschen, obwohl dies keinen Einfluss auf Präzision oder Zuverlässigkeit hat.

Andererseits kann der analoge Computer keine wiederholten Ergebnisse mit einer genauen Äquivalenz erzielen. Dies bedeutet, dass analoge Computer im Vergleich zu digitalen Computern weniger präzise sind.

Programmierung

Sowohl analoge als auch digitale Computer können programmiert werden, obwohl die Methoden unterschiedlich sind.

Digitale Computer verwenden komplexe Anweisungssequenzen, z. B. das Vergleich oder Multiplizieren von zwei Zahlen oder das Verschieben von Daten von einem Ort zum anderen.

So programmieren Sie einen analogen Computer, den Sie elektrisch mit verschiedenen Kabelnsubsystemen miteinander verbinden. Beispielsweise ist ein Signalgenerator mit einem Steuerknopf verbunden, um die Signalintensität zu variieren.

Beispiele

Schlossuhr

Dieser berühmte Computer konnte Programmieranweisungen speichern. Mit mehr als drei Meter hoch zeigte das Gerät die Zeit, den Tierkreis und auch die Umlaufbahnen der Sonne und des Mondes.

Mit dem rechnerischen Teil des Geräts konnten Benutzer je nach Saison die variable Dauer des Tages festlegen. Dieser Computer wurde im Jahr 1206 beschrieben und war für seine Zeit sehr komplex.

Rechenschieber

Einer der einfachsten und erkennbarsten mechanischen analogen Computer sind die Berechnungsregel. Dies ist ein Gerät, das grundlegende mathematische Berechnungen annähert.

Benutzer schieben eine markierte Stange, um sie mit mehreren Marken in einer anderen Stange auszurichten und so das Gerät gemäß der Ausrichtung dieser verschiedenen Marken zu lesen.

Differentialanalysator

Dieser mechanische analoge Computer konnte Differentialgleichungen lösen. Mit einem so alten Design wie Anfang 1800 wurde der Differentialanalysator in den 1930er Jahren perfektioniert und bis zur Mitte des Jahrhunderts verwendet.

Es gilt als der erste moderne Computer. Er wog 100 Tonnen und enthielt 150 Motoren, zusätzlich zu Hunderten von Kilometern Kabel, die Relais und Vakuumröhrchen angeschlossen haben.

Nach aktuellen Standards war die Maschine langsam. Tatsächlich war es nur hundertmal schneller als ein menschlicher Bediener, der einen Desktop -Rechner verwendet hat.

Andere Beispiele

- Prädiktor Kerrison.

- Librascope, balancieren Computer und Gewicht eines Flugzeugs.

- Mechanische Integratoren wie Planimeter.

- Nomogramm.

- Norden bombardieren Zuschauer.

- Fire -bezogene Computer.

- Wasserintegratoren.

- Einsteiger, Wirtschaftsmodellierung.

Der Simulationsrat war eine analoge Computerbenutzervereinigung in den USA.

Die Boletinen des Simulationsrates von 1952 bis 1963 sind derzeit online verfügbar. Sie zeigen zu dieser Zeit Technologien und auch die gemeinsame Verwendung von analogen Computern.

Verweise

1. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2019). Analoger Computer. Genommen von: in: in.Wikipedia.Org.
2. Ravepedia (2019). Analoger Computer. Entnommen aus: Ravepedia.com.
3. Dieh Thakur (2019). Was ist analoge Computer? - Definition. Ecomputer Notizen. Entnommen aus: ecomputerernoten.com.
4. Encyclopaedia Britannica (2019). Analoger Computer. Entnommen aus: Britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 Unterschiede zwischen analogen und digitalen Computern. Genommen von: Techwalla.com.
6. Das Free Dictionary (2019). Analog Computer. Ausgenommen von: Encyclopedia2.Das freie Wörterbuch.com.
7. Enzyklopädie (2002). Computer, analog. Entnommen aus: Enzyklopädie.com.