10 diferențe între computerele analogice și digitale

Datorită limitărilor computerului digital în anii 1960 și 70, inginerii, tehnicienii și oamenii de știință au rezolvat probleme complexe folosind calculatoare analogice. Un computer analog generează semnale continue folosind cadrane și comutatoare pentru intrare și contoare pentru ieșire. Odată cu progresul în tehnologia digitală, computerele analogice s-au stins la sfârșitul secolului al XX-lea, deși multe dintre ideile sale continuă în proiectarea sintetizatoarelor muzicale. Deși fiecare rezolvă probleme similare, există câteva diferențe de computer analog și digital de remarcat.

Calculatoarele digitale produc numere ca rezultat. Computerul folosește ecrane de afișare, imprimante, unități de discuri și alte periferice pentru a captura această ieșire. Calculatoarele analogice scot semnale de tensiune și au seturi de contoare analogice și osciloscoape pentru a afișa tensiunile.

Circuitele computerelor analogice folosesc amplificatoare operaționale, generatoare de semnal și rețele de rezistențe și condensatoare. Aceste circuite procesează semnale de tensiune continuă. Calculatoarele digitale folosesc o varietate de circuite de comutare pornit-oprit, cum ar fi microprocesoare, generatoare de impulsuri de ceas și porți logice.

Caracteristica principală care distinge computerele digitale de cele analogice este natura semnalelor. Semnalele digitale au două stări distincte, pornit sau oprit. Starea oprită este de obicei zero volți, iar starea ridicată este de obicei de cinci volți. Semnalele analogice sunt continue. Ele pot avea orice valoare între două extreme, cum ar fi -15 și +15 volți. Tensiunea unui semnal analogic poate fi constantă sau poate varia în timp.

Cu o tehnologie îmbunătățită, calculatoarele digitale rapide pot emula comportamentul computerelor analogice. De exemplu, un program dintr-un computer digital poate calcula o undă sinusoidală de 2.000 Hz în timp real și cu acuratețe și fiabilitate pe care circuitele analogice nu se pot potrivi. Calculatoarele analogice au o capacitate limitată de a imita sistemele digitale.

Puține exemple de computere analogice au rămas în existență. Componentele și modelele încă există, deși puțini caută să le construiască. Pe de altă parte, aproape toate computerele care funcționează astăzi sunt digitale, de la simple controlere de aparate până la supercomputere de dimensiunea unei camere cu mii de microprocesoare.

Calculatoarele analogice trebuie să facă față unui anumit nivel minim de zgomot electric în circuite, iar acest lucru afectează precizia. Circuitele computerelor digitale au, de asemenea, zgomot electric, deși nu are niciun efect asupra preciziei sau fiabilității.

Puteți programa atât computere analogice, cât și computere digitale, deși metodele sunt diferite. Calculatoarele digitale folosesc liste scrise cu atenție de instrucțiuni complicate, inclusiv compararea a două numere, mutarea datelor dintr-o locație în alta sau înmulțirea a două numere împreună.

Pentru a programa un computer analog, conectați diferite subsisteme împreună electric cu cabluri de corecție. De exemplu, conectați un generator de semnal la un buton de control care variază puterea semnalului.

Un exemplu de dispozitiv de computer analogic ar putea fi un sistem desktop mic de dimensiunea unei cărți mari, dar rafturile înalte încărcate cu echipamente sunt, de asemenea, computere analogice. Un exemplu de computer digital ar putea fi un mic microcip care are doar câțiva milimetri pătrați, dar ar putea fi și o instalare de server de dimensiunea unei camere.

Un computer digital își coordonează semnalele cu un ceas principal. Ceasul produce un flux de înaltă frecvență de impulsuri electrice pornit-oprit; fiecare puls fiind un „tic” al ceasului. Fiecare activitate din computer, de la compararea numerelor la mutarea datelor din memorie, ia un număr definit de impulsuri de ceas. Viteza ceasului determină viteza generală a computerului.

Într-un computer analog, semnalele curg pur și simplu de la un circuit la altul, neavând o coordonare centrală preexistentă. Din cauza acestei lipse de coordonare, computerele analogice pot dezvălui comportament haotic și imprevizibil mai ușor decât sistemele digitale.

Natura numerică, discretă a computerelor digitale face stocarea datelor simplă. Un circuit de memorie copiază și reține stările discrete ale altui circuit.

Pentru calculatoarele analogice, stocarea datelor este mai dificilă, deoarece folosesc semnale continue. Un circuit care stochează un semnal analogic este predispus să se deplaseze în timp. Cea mai bună abordare pentru computerele analogice este una hibridă. Convertiți semnalul analogic într-un număr și stocați numărul într-un circuit digital.