De analoge datamaskiner de er en datamaskin som bruker kontinuerlig skiftende aspekter av fysiske fenomener, for eksempel elektriske, mekaniske eller hydrauliske mengder, for å modellere problemet som løses.
Det vil si at de er datamaskiner som fungerer med tall representert av direkte målbare kontinuerlige verdier, for eksempel trykk, temperatur, spenning, hastighet og vekt. I kontrast representerer digitale datamaskiner disse verdiene symbolsk.
Analoge datamaskiner kan ha et svært bredt spekter av kompleksitet. Det enkleste er lysbilderegler og nomogrammer, mens datamaskiner som styrer marinevåpen og store hybrid digitale / analoge datamaskiner er blant de mest kompliserte. På den tiden var de de første datamaskinene som ble utviklet.
Prosesskontrollsystemer og beskyttelsesreléer bruker analog databehandling for å utføre kontroll- og beskyttelsesfunksjoner.
På 1960-tallet var hovedprodusenten det amerikanske selskapet Electronic Associates, med sin 231R analoge datamaskin, med vakuumrør og 20 integratorer. Senere, med din 8800 analoge datamaskin, med solid state op-forsterkere og 64 integratorer.
Artikkelindeks
På 60- og 70-tallet ble digitale datamaskiner, først basert på vakuumrør, og senere på transistorer, integrerte kretser og mikroprosessorer, mer økonomiske og nøyaktige..
Dette førte til at digitale datamaskiner i stor grad erstattet analoge datamaskiner. Imidlertid fortsatte analoge datamaskiner å brukes i vitenskapelige og industrielle applikasjoner, fordi de på det tidspunktet ofte var mye raskere.
For eksempel fortsatte de å bli brukt i noen spesifikke applikasjoner, for eksempel flycomputeren i fly..
Mer komplekse applikasjoner, for eksempel syntetisk blenderadar, forble under dominansen av analog databehandling langt ut på 1980-tallet, da digitale datamaskiner ikke var tilstrekkelige for oppgaven..
Forskning pågår fortsatt på analog databehandling. Noen universiteter bruker fremdeles analoge datamaskiner for å undervise i styringssystemteori..
En analog datamaskin brukes til å behandle analoge data, for eksempel spenning, temperatur, trykk, hastighet, etc. Den lagrer kontinuerlig disse dataene med fysiske størrelser og utfører beregningene ved hjelp av disse målingene..
Det er ganske forskjellig fra den digitale datamaskinen, som bruker symbolske tall for å representere resultatene..
Analoge datamaskiner er ypperlige i situasjoner som krever at data måles direkte, uten å konvertere dem til tall eller koder.
Den analoge datamaskinen bruker det analoge signalet, som kan representeres som en sinusbølge eller en kontinuerlig bølge, som inneholder verdier som varierer i tid..
Et analogt signal kan variere i amplitude eller frekvens. Amplitudeverdien er signalets intensitet relatert til det høyeste punktet, kalt toppen, og det laveste punktet. På den annen side er verdien av frekvensen dens fysiske lengde fra venstre til høyre.
Eksempler på analoge signaler er lyd eller menneskelig tale gjennom elektrifisert kobbertråd.
Analoge datamaskiner krever ikke lagringskapasitet fordi de i en enkelt operasjon måler og sammenligner mengdene.
Analoge representasjoner har begrenset presisjon, ofte til noen få desimaler.
Nøyaktigheten til en analog datamaskin er begrenset av databehandlingselementene, så vel som kvaliteten på intern strøm og elektriske sammenkoblinger..
Det er hovedsakelig begrenset av presisjonen til leseutstyret som brukes, som vanligvis har tre eller fire desimaler..
Programmering i en analog datamaskin innebærer å transformere ligningene til problemet til den analoge datakretsen.
De brukes til å representere data med målbare størrelser, for eksempel spenninger eller girrotasjon, for å løse et problem, i stedet for å uttrykke dataene som tall.
I overvåkings- og kontrollsystemer brukes de til å bestemme en kontrollformel og beregne prosessparametere som effektivitet, effekt, ytelse og andre..
Hvis et matematisk uttrykk kan tildeles som definerer tilknytningen til en parameter med koordinatene til et objekt, kan den analoge datamaskinen løse den tilsvarende ligningen.
For eksempel brukes analoge datamaskiner mye for å evaluere den økonomiske effektiviteten til kraftsystemer, og kan fungere som automatiske regulatorer.
De brukes ofte til å kontrollere prosesser som i oljeraffinerier, hvor kontinuerlig strømnings- og temperaturmåling er viktig..
Ved gjentatte ganger å løse ligningssystemet som beskriver en kontrollert prosess, kan en analog datamaskin skanne et stort antall alternative løsninger på kort tid. For å gjøre dette bruker den forskjellige verdier i parametrene som kan endres under prosessen..
Den nødvendige kvaliteten kan garanteres ved hjelp av styresignaler kunngjort av den analoge datamaskinen.
Verdiene som er bestemt av datamaskinen overføres til en reguleringsenhet som justerer kontrollpunktene.
Størrelsen på et forstyrrende eller nyttig signal bestemmes ved hjelp av differensiallikninger som beskriver det dynamiske systemet, verdiene til de opprinnelige forholdene, i tillegg til endringene som er bestemt i statistikken som måler støy og signal..
En analog datamaskin kan også brukes til å bygge instrumenter som automatisk registrerer forstyrrelser og produserer et styresignal, som vil avhenge av forstyrrelsens karakter og mengde..
Simuleringene kan utføres i sanntid eller i svært høye hastigheter, slik at du kan eksperimentere med gjentatte løp med de endrede variablene..
De har blitt brukt mye i flysimuleringer, kjernekraftverk og også i industrielle kjemiske prosesser.
De fleste elektriske analoge datamaskiner fungerer ved å manipulere spenninger eller potensielle forskjeller. Den grunnleggende komponenten er operasjonsforsterkeren, som er en enhet hvis utgangsstrøm er proporsjonal med inngangspotensialforskjellen..
Ved å få denne utgangsstrømmen til å strømme gjennom de aktuelle komponentene, oppnås flere potensielle forskjeller, og et bredt utvalg av matematiske operasjoner kan utføres, inkludert addisjon, subtraksjon, inversjon og integrering..
En elektrisk analog datamaskin består av mange typer forsterkere. Disse kan kobles sammen for å generere et matematisk uttrykk for stor kompleksitet og med en rekke variabler.
Viktige hydrauliske komponenter kan omfatte rør, ventiler og containere.
Det kan være roterende akser for å transportere dataene inne i datamaskinen, differensialgir, skive-, kule- eller rulleintegratorer, 2-D og 3-D-kameraer, mekaniske resolvere og multiplikatorer og servomomenter..
- Presisjonsmotstander og kondensatorer.
- Operasjonsforsterkere.
- Multiplikatorer.
- Potensiometre.
- Faste funksjonsgeneratorer.
Lineære komponenter utfører operasjonene addisjon, integrering, tegnendringer, multiplikasjon med konstant og andre.
Funksjonsgeneratorer gjengir ikke-lineære forhold. Det er datamaskinkomponenter designet for å gjengi en tilordnet funksjon, fra ett, to eller flere argumenter.
Det er vanlig å skille i denne klassen enhetene som gjengir diskontinuerlige funksjoner til et enkelt argument og multiplikatordelingsenhetene.
Blant de logiske komponentene er analoge logiske enheter, designet for å skille større eller mindre mengde mellom flere mengder, diskrete logiske enheter, relébryterkretser og noen andre spesialenheter..
Alle logiske enheter kombineres vanligvis til en, kalt en parallell logisk enhet. Den er utstyrt med et eget patchpanel for å koble de enkelte logiske enhetene til hverandre og til de andre analoge komponentene på datamaskinen..
De er bygget av mekaniske komponenter, som spaker og gir, i stedet for elektroniske komponenter.
De vanligste eksemplene er å legge til maskiner og mekaniske tellere, som bruker sving av gir for å utføre tillegg eller tellinger. Mer komplekse eksempler kan utføre multiplikasjon og divisjon, og til og med differensialanalyse.
De fleste praktiske mekaniske datamaskiner bruker roterende akser for å transportere variabler fra en mekanisme til en annen..
I Fourier-synthesizeren, som var en maskin for å forutsi tidevann, ble kabler og remskiver brukt som tilførte de harmoniske komponentene.
Det er viktig å nevne de mekaniske flyinstrumentene i det tidlige romfartøyet, som viste det beregnede resultatet ikke i form av sifre, men gjennom forskyvninger av indikasjonsflatene..
Bemannede sovjetiske romfartøy var utstyrt med et instrument kalt Globus. Dette viste den figurative bevegelsen til jorden gjennom forskyvning av en jordbasert miniatyrklode, i tillegg til indikatorer for bredde og lengdegrad..
De er vanligere fordi de har et betydelig bredere passbånd og er praktiske for tilkobling til andre datamaskiner og med kontrollelementene til en enhet..
De bruker elektriske signaler som strømmer gjennom forskjellige motstander og kondensatorer for å simulere fysiske fenomener, snarere enn mekanisk interaksjon av komponenter.
Utformingen av de analoge elementene på datamaskinen er basert på likestrøm elektroniske forsterkere. Disse har høy forsterkning i åpen kretsmodus.
Avhengig av strukturen til inngangs- og tilbakekoblingskretsene, utfører en op-amp enten en lineær eller en ikke-lineær matematisk operasjon. Også en kombinasjon av disse operasjonene.
Denne typen analoge datamaskiner ble mye brukt innen databehandling og militærteknologi på midten av 1900-tallet, for eksempel i fly- og missiltester..
Digitale signaler har to diskrete tilstander, av eller på. Av-tilstanden er null volt og på-tilstanden er fem volt. Dette er grunnen til at digitale datamaskiner bruker binære talldata, i form av 0 og 1.
Analoge signaler er kontinuerlige. De kan være hvor som helst mellom to ekstremer, for eksempel -15 og +15 volt. Spenningen til et analogt signal kan være konstant eller variere over tid.
Det vil si at i analoge datamaskiner overføres data i form av kontinuerlige signaler. På digitale datamaskiner overføres de i form av diskrete signaler.
Analoge datakretser bruker driftsforsterkere, signalgeneratorer, motstandsnettverk og kondensatorer. Disse kretsene behandler kontinuerlige spenningssignaler.
Digitale datamaskiner bruker en rekke på / av-kretser, for eksempel mikroprosessorer, klokkegeneratorer og logiske porter..
Det vil si at den digitale datamaskinen bruker elektroniske kretser, mens den analoge datamaskinen bruker motstander for kontinuerlig strøm av signalet..
Analoge datamaskiner må takle et visst nivå av elektrisk støy i kretser, noe som påvirker nøyaktigheten. Kretsene til en digital datamaskin har også elektrisk støy, selv om dette ikke har noen innvirkning på nøyaktighet eller pålitelighet..
På den annen side kan ikke den analoge datamaskinen produsere gjentatte resultater med nøyaktig samsvar. Dette betyr at analoge datamaskiner er mindre nøyaktige sammenlignet med digitale datamaskiner..
Både analoge og digitale datamaskiner kan programmeres, selv om metodene er forskjellige.
Digitale datamaskiner bruker komplekse instruksjonssekvenser, for eksempel å sammenligne eller multiplisere to tall, eller flytte data fra ett sted til et annet..
For å programmere en analog datamaskin er forskjellige delsystemer koblet elektrisk med kabler til hverandre. For eksempel er en signalgenerator koblet til en kontrollknapp for å variere signalets intensitet.
Denne berømte datamaskinen kunne lagre programmeringsinstruksjoner. Med mer enn tre meter høye viste enheten tiden, dyrekretsen og også banene til solen og månen.
Den beregningsmessige delen av enheten tillot dermed brukere å stille inn den variable lengden på dagen avhengig av sesong. Denne datamaskinen ble beskrevet i 1206 og var veldig kompleks for sin tid.
En av de enkleste og mest gjenkjennelige mekaniske analoge datamaskinene er lysbildesregelen. Dette er en enhet for å tilnærme grunnleggende matematiske beregninger.
Brukere skyver en merket stang for å justere den med forskjellige merker på en annen stang, og leser dermed enheten basert på justeringen av de forskjellige merkene.
Denne mekaniske analoge datamaskinen var i stand til å løse differensiallikninger. Med et design som var så gammelt som tidlig på 1800-tallet, ble differensialanalysatoren raffinert på 1930-tallet og brukt til midten av 1900-tallet..
Det regnes som den første moderne datamaskinen. Den veide 100 tonn og inneholdt 150 motorer, pluss hundrevis av miles med kabler som forbinder reléer og vakuumrør..
Etter dagens standard var maskinen treg. Faktisk var det bare hundre ganger raskere enn en menneskelig operatør som brukte en stasjonær kalkulator..
- Prediktor Kerrison.
- Librascope, flyvekt og balansedatamaskin.
- Mekaniske integratorer som planimeter.
- Nomogram.
- Norden Bombardment Visir.
- Datamaskiner relatert til brannkontroll.
- Vannintegratorer.
- MONIAC, økonomisk modellering.
Simulation Council var en sammenslutning av analoge databrukere i USA.
Simuleringsrådets nyhetsbrev fra 1952 til 1963 er for tiden tilgjengelige online. De viser teknologiene på den tiden og også vanlig bruk av analoge datamaskiner.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.