アナログコンピュータとデジタルコンピュータの10の違い

1960年代と70年代のデジタルコンピューティングの限界により、エンジニア、技術者、科学者はアナログコンピュータを使用して複雑な問題を解決しました。 アナログコンピュータは、入力用のダイヤルとスイッチ、および出力用のメーターを使用して連続信号を生成します。 デジタル技術の進歩に伴い、アナログコンピューティングは、20世紀後半に消滅しましたが、そのアイデアの多くは音楽シンセサイザーの設計でも受け継がれています。 それぞれが同様の問題を解決しますが、注意すべきいくつかのアナログおよびデジタルコンピュータの違いがあります。

デジタルコンピュータは出力として数値を生成します。 コンピューターは、ディスプレイ画面、プリンター、ディスクドライブ、およびその他の周辺機器を使用して、この出力をキャプチャします。 アナログコンピュータは電圧信号を出力し、電圧を表示するためのアナログメータとオシロスコープのセットを備えています。

アナログコンピュータの回路は、オペアンプ、信号発生器、抵抗器とコンデンサのネットワークを使用しています。 これらの回路は連続電圧信号を処理します。 デジタルコンピュータは、マイクロプロセッサ、クロックパルスジェネレータ、論理ゲートなど、さまざまなオンオフスイッチング回路を使用します。

デジタルコンピュータとアナログコンピュータを区別する主な機能は、信号の性質です。 デジタル信号には、オンまたはオフの2つの個別の状態があります。 オフ状態は通常ゼロボルトであり、ハイ状態は通常5ボルトです。 アナログ信号は連続しています。 それらは、-15ボルトと+15ボルトなど、2つの極値の間の任意の値を持つ可能性があります。 アナログ信号の電圧は一定である場合もあれば、時間とともに変化する場合もあります。

改良された技術により、高速デジタルコンピューターはアナログコンピューターの動作をエミュレートできます。 たとえば、デジタルコンピュータのプログラムは、2,000 Hzの正弦波をリアルタイムで計算でき、アナログ回路にはない精度と信頼性を備えています。 アナログコンピュータは、デジタルシステムを模倣する能力が限られています。

アナログコンピュータの例はほとんどありません。 コンポーネントとデザインはまだ存在しますが、それらを構築しようとする人はほとんどいません。 一方、今日動作しているほとんどすべてのコンピューターはデジタルであり、単純なアプライアンスコントローラーから、数千のマイクロプロセッサーを備えた部屋サイズのスーパーコンピューターにまで及びます。

アナログコンピュータは、回路内の特定の最小レベルの電気ノイズを処理する必要があり、これは精度に影響します。 デジタルコンピュータ回路にも電気ノイズがありますが、精度や信頼性にはほとんどまたはまったく影響しません。

方法は異なりますが、アナログコンピュータとデジタルコンピュータの両方をプログラムできます。 デジタルコンピュータは、2つの数値の比較、ある場所から別の場所へのデータの移動、2つの数値の乗算など、注意深く書かれた複雑な命令のリストを使用します。

アナログコンピュータをプログラムするには、パッチケーブルを使用してさまざまなサブシステムを電気的に接続します。 たとえば、信号発生器を、信号強度を変化させるコントロールノブに接続します。

アナログコンピュータデバイスの例としては、大きな本のサイズの小さなデスクトップシステムがありますが、機器を積んだ背の高いラックもアナログコンピュータです。 デジタルコンピュータの例は、わずか数ミリメートル四方の小さなマイクロチップである可能性がありますが、部屋サイズのサーバーインストールである可能性もあります。

デジタルコンピュータは、その信号をマスタークロックと調整します。 クロックは、オンオフの電気パルスの高周波ストリームを生成します。 各パルスは時計の「ダニ」です。 数値の比較からメモリ内のデータの移動まで、コンピュータのすべてのアクティビティは、定義された数のクロックパルスを取ります。 時計の速度によって、コンピューターの全体的な速度が決まります。

アナログコンピュータでは、信号はある回路から次の回路に流れるだけで、既存の中央調整はありません。 この調整の欠如のために、アナログコンピュータはデジタルシステムよりも混沌とした予測不可能な振る舞いをより簡単に明らかにすることができます。

デジタルコンピュータの数値的で離散的な性質により、データストレージが簡単になります。 メモリ回路は、別の回路の個別の状態をコピーして保持します。

アナログコンピュータの場合、連続信号を使用するため、データの保存はより困難です。 アナログ信号を保存する回路は、時間の経過とともにドリフトする傾向があります。 アナログコンピュータの最良のアプローチはハイブリッドです。 アナログ信号を数値に変換し、その数値をデジタル回路に保存します。