10 verschillen tussen analoge en digitale computers

Vanwege de beperkingen van digitaal computergebruik in de jaren zestig en zeventig, losten ingenieurs, technici en wetenschappers complexe problemen op met behulp van analoge computers. Een analoge computer genereert continue signalen met behulp van wijzerplaten en schakelaars voor invoer en meters voor uitvoer. Met de vooruitgang in digitale technologie stierf analoog computergebruik aan het einde van de 20e eeuw uit, hoewel veel van zijn ideeën worden voortgezet in ontwerpen van muzieksynthesizers. Hoewel elk vergelijkbare problemen oplost, zijn er verschillende analoge en digitale computerverschillen om op te merken.

Digitale computers produceren getallen als uitvoer. De computer gebruikt beeldschermen, printers, schijfstations en andere randapparatuur om deze uitvoer vast te leggen. Analoge computers voeren spanningssignalen uit en hebben sets analoge meters en oscilloscopen om de spanningen weer te geven.

Analoge computercircuits gebruiken opamps, signaalgeneratoren en netwerken van weerstanden en condensatoren. Deze schakelingen verwerken continue spanningssignalen. Digitale computers gebruiken een verscheidenheid aan aan-uit-schakelcircuits, zoals microprocessors, klokpulsgeneratoren en logische poorten.

Het belangrijkste kenmerk dat digitale van analoge computers onderscheidt, is de aard van de signalen. Digitale signalen hebben twee discrete toestanden, aan of uit. De uit-toestand is meestal nul volt en de hoge toestand is meestal vijf volt. Analoge signalen zijn continu. Ze kunnen elke waarde tussen twee uitersten hebben, zoals -15 en +15 volt. De spanning van een analoog signaal kan constant zijn of met de tijd variëren.

Met verbeterde technologie kunnen snelle digitale computers het gedrag van analoge computers nabootsen. Een programma in een digitale computer kan bijvoorbeeld een sinusgolf van 2000 Hz in realtime berekenen, en met een nauwkeurigheid en betrouwbaarheid die analoge circuits niet kunnen evenaren. Analoge computers hebben een beperkt vermogen om digitale systemen na te bootsen.

Er zijn nog maar weinig voorbeelden van analoge computers. De componenten en ontwerpen bestaan ​​nog steeds, maar weinigen proberen ze te bouwen. Aan de andere kant zijn bijna alle computers die tegenwoordig werken digitaal, variërend van eenvoudige apparaatcontrollers tot supercomputers ter grootte van een kamer met duizenden microprocessors.

Analoge computers moeten omgaan met een bepaald minimumniveau van elektrische ruis in de circuits, en dit is van invloed op de nauwkeurigheid. Digitale computercircuits hebben ook elektrische ruis, hoewel dit weinig tot geen effect heeft op de nauwkeurigheid of betrouwbaarheid.

U kunt zowel analoge als digitale computers programmeren, hoewel de methoden verschillen. Digitale computers gebruiken zorgvuldig geschreven lijsten met ingewikkelde instructies, waaronder het vergelijken van twee getallen, het verplaatsen van gegevens van de ene locatie naar de andere of het vermenigvuldigen van twee getallen met elkaar.

Om een ​​analoge computer te programmeren, verbind je verschillende deelsystemen elektrisch met elkaar door middel van patchkabels. Sluit bijvoorbeeld een signaalgenerator aan op een bedieningsknop die de signaalsterkte varieert.

Een voorbeeld van een analoog computerapparaat kan een klein desktopsysteem zijn ter grootte van een groot boek, maar hoge rekken vol met apparatuur zijn ook analoge computers. Een voorbeeld van een digitale computer kan een kleine microchip zijn van slechts enkele millimeters in het vierkant, maar het kan ook een serverinstallatie ter grootte van een kamer zijn.

Een digitale computer coördineert zijn signalen met een hoofdklok. De klok produceert een hoogfrequente stroom aan-uit elektrische pulsen; elke puls is een "tick" van de klok. Elke activiteit in de computer, van het vergelijken van getallen tot het verplaatsen van gegevens in het geheugen, kost een bepaald aantal klokpulsen. De snelheid van de klok bepaalt de algehele snelheid van de computer.

In een analoge computer stromen signalen eenvoudig van het ene circuit naar het andere, zonder een reeds bestaande centrale coördinatie. Vanwege dit gebrek aan coördinatie kunnen analoge computers chaotisch en onvoorspelbaar gedrag gemakkelijker onthullen dan digitale systemen.

Het numerieke, discrete karakter van digitale computers maakt gegevensopslag eenvoudig. Een geheugencircuit kopieert en behoudt de discrete toestanden van een ander circuit.

Voor analoge computers is het opslaan van gegevens moeilijker, omdat ze continue signalen gebruiken. Een circuit dat een analoog signaal opslaat, is vatbaar voor drift in de loop van de tijd. De beste aanpak voor analoge computers is een hybride. Converteer het analoge signaal naar een getal en sla het getal op in een digitaal circuit.