Skaitmeniniai kompiuteriai sukuria skaičius kaip išvestį.
Vaizdo kreditas: Hero Images / Hero Images / GettyImages
Dėl skaitmeninio skaičiavimo apribojimų septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose inžinieriai, technikai ir mokslininkai sprendė sudėtingas problemas naudodami analoginius kompiuterius. Analoginis kompiuteris generuoja nuolatinius signalus, naudodamas įvesties ratukus ir jungiklius, o išvesties matuoklius. Tobulėjant skaitmeninėms technologijoms, analoginė kompiuterija išnyko XX amžiaus pabaigoje, nors daugelis jos idėjų tęsiasi kuriant muzikos sintezatorius. Nors kiekvienas iš jų sprendžia panašias problemas, reikia atkreipti dėmesį į keletą analoginių ir skaitmeninių kompiuterių skirtumų.
Analoginė ir skaitmeninė kompiuterio išvestis
Skaitmeniniai kompiuteriai sukuria skaičius kaip išvestį. Norėdami užfiksuoti šią išvestį, kompiuteris naudoja ekranus, spausdintuvus, diskų įrenginius ir kitus išorinius įrenginius. Analoginiai kompiuteriai išveda įtampos signalus ir turi analoginių skaitiklių bei osciloskopų rinkinius įtampai rodyti.
Dienos vaizdo įrašas
Elektroninių grandinių tipai
Analoginių kompiuterių grandinėse naudojami operacijų stiprintuvai, signalų generatoriai ir rezistorių bei kondensatorių tinklai. Šios grandinės apdoroja nuolatinius įtampos signalus. Skaitmeniniuose kompiuteriuose naudojamos įvairios įjungimo-išjungimo grandinės, tokios kaip mikroprocesoriai, laikrodžio impulsų generatoriai ir loginiai vartai.
Diskretūs ir nuolatiniai signalai
Pagrindinis bruožas, skiriantis skaitmeninį nuo analoginių kompiuterių, yra signalų pobūdis. Skaitmeniniai signalai turi dvi atskiras būsenas – įjungtą arba išjungtą. Išjungta būsena paprastai yra nulis voltų, o aukšta - penki voltai. Analoginiai signalai yra nuolatiniai. Jie gali turėti bet kokią vertę tarp dviejų kraštutinių verčių, pvz., -15 ir +15 voltų. Analoginio signalo įtampa gali būti pastovi arba kisti priklausomai nuo laiko.
Įvairios emuliacijos galimybės
Dėl patobulintų technologijų greitieji skaitmeniniai kompiuteriai gali imituoti analoginių kompiuterių elgesį. Pavyzdžiui, programa skaitmeniniame kompiuteryje gali apskaičiuoti 2000 Hz sinusinę bangą realiu laiku ir tokiu tikslumu bei patikimumu, kurio analoginės grandinės negali atitikti. Analoginiai kompiuteriai turi ribotą galimybę imituoti skaitmenines sistemas.
Prieinamumas vartotojams
Yra keletas analoginių kompiuterių pavyzdžių. Komponentai ir dizainai vis dar egzistuoja, nors nedaugelis siekia juos sukurti. Kita vertus, beveik visi šiandien veikiantys kompiuteriai yra skaitmeniniai – nuo paprastų prietaisų valdiklių iki kambario dydžio superkompiuterių su tūkstančiais mikroprocesorių.
Triukšmo lygis
Analoginiai kompiuteriai turi susidoroti su tam tikru minimaliu elektros triukšmo lygiu grandinėse, ir tai turi įtakos tikslumui. Skaitmeninės kompiuterių grandinės taip pat turi elektrinį triukšmą, nors jis neturi jokios įtakos tikslumui ar patikimumui.
Analoginis ir skaitmeninis kompiuterių programavimas
Galite programuoti tiek analoginius, tiek skaitmeninius kompiuterius, nors metodai skiriasi. Skaitmeniniuose kompiuteriuose naudojami kruopščiai surašyti sudėtingų instrukcijų sąrašai, įskaitant dviejų skaičių palyginimą, duomenų perkėlimą iš vienos vietos į kitą arba dviejų skaičių dauginimą kartu.
Norėdami užprogramuoti analoginį kompiuterį, sujungiate skirtingas posistemes elektra su pataisiniais kabeliais. Pavyzdžiui, prijunkite signalo generatorių prie valdymo rankenėlės, kuri keičia signalo stiprumą.
Kompiuterių dydis
Analoginio kompiuterio įrenginio pavyzdys galėtų būti nedidelė stalinio kompiuterio sistema, kurios dydis prilygsta didelės knygai, tačiau aukšti stelažai, apkrauti įranga, taip pat yra analoginiai kompiuteriai. Skaitmeninio kompiuterio pavyzdys gali būti maža mikroschema, kurios dydis yra tik keli milimetrai, bet tai gali būti ir kambario dydžio serverio instaliacija.
Signalų koordinavimo skirtumai
Skaitmeninis kompiuteris koordinuoja savo signalus su pagrindiniu laikrodžiu. Laikrodis sukuria aukšto dažnio įjungimo ir išjungimo elektros impulsų srautą; kiekvienas impulsas yra laikrodžio „tiksnis“. Kiekviena veikla kompiuteryje, pradedant skaičių palyginimu ir baigiant duomenų perkėlimu atmintyje, reikalauja tam tikro skaičiaus laikrodžio impulsų. Laikrodžio greitis lemia bendrą kompiuterio greitį.
Analoginiame kompiuteryje signalai tiesiog teka iš vienos grandinės į kitą, neturėdami išankstinio centrinio koordinavimo. Dėl šio koordinavimo stokos analoginiai kompiuteriai gali lengviau nei skaitmeninės sistemos atskleisti chaotišką ir nenuspėjamą elgesį.
Duomenų saugojimo sudėtingumas
Skaitmeninis, diskretiškas skaitmeninių kompiuterių pobūdis leidžia lengvai saugoti duomenis. Atminties grandinė kopijuoja ir išsaugo kitos grandinės atskiras būsenas.
Analoginiuose kompiuteriuose duomenis saugoti sunkiau, nes jie naudoja nuolatinius signalus. Grandinė, kurioje saugomas analoginis signalas, laikui bėgant gali nukrypti. Geriausias analoginių kompiuterių metodas yra hibridinis. Konvertuokite analoginį signalą į skaičių ir išsaugokite skaičių skaitmeninėje grandinėje.
