10 הבדלים בין מחשבים אנלוגיים ודיגיטליים

בשל מגבלות המחשוב הדיגיטלי בשנות ה-60 וה-70, מהנדסים, טכנאים ומדענים פתרו בעיות מורכבות באמצעות מחשבים אנלוגיים. מחשב אנלוגי מייצר אותות רציפים באמצעות חוגים ומתגים לקלט, ומדדים ליציאה. עם ההתקדמות בטכנולוגיה הדיגיטלית, מחשוב אנלוגי גווע בסוף המאה ה-20, אם כי רבים מהרעיונות שלו ממשיכים בעיצובי סינתיסייזר מוזיקה. למרות שכל אחד מהם פותר בעיות דומות, יש כמה הבדלים בין מחשבים אנלוגיים ודיגיטליים שצריך לשים לב אליהם.

מחשבים דיגיטליים מייצרים מספרים כפלט. המחשב משתמש במסכי תצוגה, מדפסות, כונני דיסקים וציוד היקפי אחר כדי ללכוד פלט זה. מחשבים אנלוגיים מוציאים אותות מתח, ויש להם סטים של מונים אנלוגיים ואוסילוסקופים להצגת המתחים.

מעגלי מחשבים אנלוגיים משתמשים במגברי הפעלה, מחוללי אותות ורשתות של נגדים וקבלים. מעגלים אלה מעבדים אותות מתח רציפים. מחשבים דיגיטליים משתמשים במגוון מעגלי מיתוג הפעלה-כיבוי, כגון מיקרו-מעבדים, מחוללי פעימות שעון ושערים לוגיים.

התכונה העיקרית המבדילה בין דיגיטל למחשבים אנלוגיים היא אופי האותות. לאותות דיגיטליים יש שני מצבים נפרדים, מופעל או כבוי. מצב הכיבוי הוא בדרך כלל אפס וולט, והמצב הגבוה הוא בדרך כלל חמישה וולט. אותות אנלוגיים הם רציפים. ייתכן שיהיה להם כל ערך בין שני קצוות, כגון -15 ו-+15 וולט. המתח של אות אנלוגי עשוי להיות קבוע או להשתנות עם הזמן.

עם טכנולוגיה משופרת, מחשבים דיגיטליים מהירים יכולים לחקות את ההתנהגות של מחשבים אנלוגיים. לדוגמה, תוכנית במחשב דיגיטלי יכולה לחשב גל סינוס של 2,000 הרץ בזמן אמת, ובדיוק ואמינות שמעגלים אנלוגיים אינם יכולים להתאים. למחשבים אנלוגיים יש יכולת מוגבלת לחקות מערכות דיגיטליות.

דוגמאות מעטות למחשבים אנלוגיים נותרו קיימות. הרכיבים והעיצובים עדיין קיימים, אם כי מעטים מבקשים לבנות אותם. מצד שני, כמעט כל המחשבים הפועלים כיום הם דיגיטליים, החל מבקרי מכשירים פשוטים ועד למחשבי-על בגודל חדר עם אלפי מעבדים.

מחשבים אנלוגיים חייבים להתמודד עם רמה מינימלית מסוימת של רעש חשמלי במעגלים, וזה משפיע על הדיוק. למעגלי מחשב דיגיטליים יש גם רעש חשמלי, אם כי אין לו השפעה מועטה על הדיוק או האמינות.

אתה יכול לתכנת מחשבים אנלוגיים ודיגיטליים כאחד, אם כי השיטות שונות. מחשבים דיגיטליים משתמשים ברשימות כתובות בקפידה של הוראות מורכבות, כולל השוואה בין שני מספרים, העברת נתונים ממיקום אחד לאחר או הכפלת שני מספרים יחד.

כדי לתכנת מחשב אנלוגי, מחברים תתי מערכות שונות יחד חשמלית באמצעות כבלי תיקון. לדוגמה, חבר מחולל אות לכפתור בקרה המשנה את עוצמת האות.

דוגמה למכשיר מחשב אנלוגי יכולה להיות מערכת שולחנית קטנה בגודל של ספר גדול, אבל מתלים גבוהים עמוסים בציוד הם גם מחשבים אנלוגיים. דוגמה למחשב דיגיטלי יכולה להיות שבב זעיר שגודלו רק כמה מילימטרים רבועים, אבל זה יכול להיות גם התקנת שרת בגודל חדר.

מחשב דיגיטלי מתאם את האותות שלו עם שעון מאסטר. השעון מייצר זרם בתדר גבוה של פולסים חשמליים דולק-כיבוי; כל דופק הוא "תקתק" של השעון. כל פעילות במחשב, מהשוואת מספרים ועד העברת נתונים בזיכרון, לוקחת מספר מוגדר של פעימות שעון. מהירות השעון קובעת את המהירות הכוללת של המחשב.

במחשב אנלוגי, אותות פשוט זורמים ממעגל אחד למשנהו, ללא תיאום מרכזי קיים מראש. בגלל חוסר התיאום הזה, מחשבים אנלוגיים יכולים לחשוף התנהגות כאוטית ובלתי צפויה ביתר קלות מאשר מערכות דיגיטליות.

האופי המספרי והדיסקרטי של מחשבים דיגיטליים הופך את אחסון הנתונים לפשוט. מעגל זיכרון מעתיק ושומר על המצבים הבדידים של מעגל אחר.

עבור מחשבים אנלוגיים, אחסון נתונים קשה יותר, מכיוון שהם משתמשים באותות מתמשכים. מעגל המאחסן אות אנלוגי נוטה להיסחף לאורך זמן. הגישה הטובה ביותר עבור מחשבים אנלוגיים היא היברידית. המר את האות האנלוגי למספר ואחסן את המספר במעגל דיגיטלי.