10 rozdílů mezi analogovými a digitálními počítači

Kvůli omezením digitálního počítání v 60. a 70. letech řešili inženýři, technici a vědci složité problémy pomocí analogových počítačů. Analogový počítač generuje spojité signály pomocí číselníků a přepínačů pro vstup a měřičů pro výstup. S pokrokem v digitální technologii, analogové výpočty vymřely na konci 20. století, ačkoli mnoho z jeho nápadů pokračuje v návrzích hudebních syntezátorů. Ačkoli každý řeší podobné problémy, je třeba si povšimnout několika rozdílů v analogových a digitálních počítačích.

Digitální počítače produkují čísla jako výstup. K zachycení tohoto výstupu počítač používá obrazovky, tiskárny, diskové jednotky a další periferní zařízení. Analogové počítače vydávají napěťové signály a mají sady analogových měřičů a osciloskopů pro zobrazení napětí.

Analogové obvody počítačů používají operační zesilovače, generátory signálu a sítě rezistorů a kondenzátorů. Tyto obvody zpracovávají spojité napěťové signály. Digitální počítače používají různé spínací obvody, jako jsou mikroprocesory, generátory hodinových impulsů a logická hradla.

Hlavním rysem, který odlišuje digitální od analogových počítačů, je povaha signálů. Digitální signály mají dva samostatné stavy, zapnuto nebo vypnuto. Vypnutý stav je obvykle nula voltů a vysoký stav je obvykle pět voltů. Analogové signály jsou spojité. Mohou mít jakoukoli hodnotu mezi dvěma extrémy, jako je -15 a +15 voltů. Napětí analogového signálu může být konstantní nebo se může s časem měnit.

Díky vylepšené technologii mohou rychlé digitální počítače emulovat chování analogových počítačů. Například program v digitálním počítači dokáže vypočítat 2000 Hz sinusový průběh v reálném čase as přesností a spolehlivostí, které se analogové obvody nemohou vyrovnat. Analogové počítače mají omezenou schopnost napodobovat digitální systémy.

Existuje několik příkladů analogových počítačů. Komponenty a návrhy stále existují, i když se jen málokdo snaží je postavit. Na druhou stranu, téměř všechny počítače, které dnes fungují, jsou digitální, od jednoduchých ovladačů zařízení až po superpočítače pokojové velikosti s tisíci mikroprocesorů.

Analogové počítače se musí vypořádat s určitou minimální úrovní elektrického šumu v obvodech, což ovlivňuje přesnost. Digitální počítačové obvody mají také elektrický šum, i když to má malý nebo žádný vliv na přesnost nebo spolehlivost.

Programovat můžete jak analogové, tak digitální počítače, i když metody jsou různé. Digitální počítače používají pečlivě napsané seznamy složitých instrukcí, včetně porovnávání dvou čísel, přesouvání dat z jednoho místa na druhé nebo násobení dvou čísel dohromady.

Chcete-li naprogramovat analogový počítač, propojíte různé podsystémy elektricky pomocí propojovacích kabelů. Například připojte generátor signálu k ovládacímu knoflíku, který mění sílu signálu.

Příkladem analogového počítačového zařízení může být malý stolní systém o velikosti velké knihy, ale vysoké regály plné vybavení jsou také analogové počítače. Příkladem digitálního počítače může být malý mikročip, který má pouze několik milimetrů čtverečních, ale může to být také serverová instalace o velikosti místnosti.

Digitální počítač koordinuje své signály s hlavními hodinami. Hodiny vytvářejí vysokofrekvenční proud elektrických impulzů zapnuto-vypnuto; každý puls je „tikaním“ hodin. Každá činnost v počítači, od porovnávání čísel po přesun dat v paměti, trvá definovaný počet hodinových impulsů. Rychlost hodin určuje celkovou rychlost počítače.

V analogovém počítači signály jednoduše proudí z jednoho okruhu do druhého bez předchozí centrální koordinace. Kvůli tomuto nedostatku koordinace mohou analogové počítače odhalit chaotické a nepředvídatelné chování snadněji než digitální systémy.

Numerická, diskrétní povaha digitálních počítačů usnadňuje ukládání dat. Paměťový obvod kopíruje a uchovává diskrétní stavy jiného obvodu.

U analogových počítačů je ukládání dat obtížnější, protože používají spojité signály. Obvod, který ukládá analogový signál, je náchylný k posunu v průběhu času. Nejlepší přístup pro analogové počítače je hybridní. Převeďte analogový signál na číslo a uložte číslo do digitálního obvodu.