Digitálne počítače produkujú čísla ako výstup.
Kredit za obrázok: Hero Images/Hero Images/GettyImages
Kvôli obmedzeniam digitálnej výpočtovej techniky v 60. a 70. rokoch riešili inžinieri, technici a vedci zložité problémy pomocou analógových počítačov. Analógový počítač generuje spojité signály pomocou číselníkov a spínačov pre vstup a meračov pre výstup. S pokrokom v digitálnej technológii analógové výpočty koncom 20. storočia vymreli, hoci mnohé z jeho myšlienok pokračujú v dizajne hudobných syntetizátorov. Hoci každý z nich rieši podobné problémy, je potrebné poznamenať niekoľko rozdielov v analógových a digitálnych počítačoch.
Analógový a digitálny počítačový výstup
Digitálne počítače produkujú čísla ako výstup. Počítač používa na zachytenie tohto výstupu obrazovky, tlačiarne, diskové jednotky a ďalšie periférne zariadenia. Analógové počítače vydávajú napäťové signály a majú sady analógových meračov a osciloskopov na zobrazenie napätí.
Video dňa
Typy elektronických obvodov
Analógové obvody počítačov používajú operačné zosilňovače, generátory signálu a siete rezistorov a kondenzátorov. Tieto obvody spracovávajú spojité napäťové signály. Digitálne počítače používajú rôzne spínacie obvody, ako sú mikroprocesory, generátory hodinových impulzov a logické hradla.
Diskrétne verzus nepretržité signály
Hlavnou črtou, ktorá odlišuje digitálne od analógových počítačov, je povaha signálov. Digitálne signály majú dva samostatné stavy, zapnuté alebo vypnuté. Vo vypnutom stave je zvyčajne nula voltov a vo vysokom stave je zvyčajne päť voltov. Analógové signály sú nepretržité. Môžu mať akúkoľvek hodnotu medzi dvoma extrémami, napríklad -15 a +15 voltov. Napätie analógového signálu môže byť konštantné alebo sa môže časom meniť.
Rôzne možnosti emulácie
Vďaka vylepšenej technológii môžu rýchle digitálne počítače napodobniť správanie analógových počítačov. Napríklad program v digitálnom počítači dokáže vypočítať sínusovú vlnu 2 000 Hz v reálnom čase as presnosťou a spoľahlivosťou, s ktorou sa analógové obvody nedokážu vyrovnať. Analógové počítače majú obmedzenú schopnosť napodobňovať digitálne systémy.
Dostupnosť pre používateľov
Existuje niekoľko príkladov analógových počítačov. Komponenty a návrhy stále existujú, hoci len málokto sa ich snaží postaviť. Na druhej strane, takmer všetky počítače, ktoré dnes fungujú, sú digitálne, od jednoduchých ovládačov zariadení až po superpočítače veľkosti miestnosti s tisíckami mikroprocesorov.
Úroveň hluku
Analógové počítače sa musia vysporiadať s určitou minimálnou úrovňou elektrického šumu v obvodoch, čo ovplyvňuje presnosť. Digitálne počítačové obvody majú tiež elektrický šum, hoci to má malý alebo žiadny vplyv na presnosť alebo spoľahlivosť.
Analógové a digitálne programovanie počítača
Môžete programovať analógové aj digitálne počítače, aj keď metódy sú odlišné. Digitálne počítače používajú starostlivo napísané zoznamy zložitých inštrukcií, vrátane porovnávania dvoch čísel, presúvania údajov z jedného miesta na druhé alebo násobenia dvoch čísel dohromady.
Ak chcete naprogramovať analógový počítač, prepojíte rôzne podsystémy elektricky pomocou prepojovacích káblov. Napríklad pripojte generátor signálu k ovládaciemu gombíku, ktorý mení silu signálu.
Veľkosť počítačov
Príkladom analógového počítačového zariadenia môže byť malý stolný systém veľkosti veľkej knihy, ale vysoké stojany nabité vybavením sú tiež analógové počítače. Príkladom digitálneho počítača môže byť malý mikročip, ktorý má len niekoľko milimetrov štvorcových, ale môže to byť aj serverová inštalácia veľkosti miestnosti.
Rozdiely v koordinácii signálu
Digitálny počítač koordinuje svoje signály s hlavnými hodinami. Hodiny vytvárajú vysokofrekvenčný prúd elektrických impulzov zapnutia a vypnutia; každý pulz je „tikaním“ hodín. Každá činnosť v počítači, od porovnávania čísel až po presúvanie údajov v pamäti, má definovaný počet hodinových impulzov. Rýchlosť hodín určuje celkovú rýchlosť počítača.
V analógovom počítači signály jednoducho prúdia z jedného okruhu do druhého bez predchádzajúcej centrálnej koordinácie. Kvôli tomuto nedostatku koordinácie môžu analógové počítače odhaliť chaotické a nepredvídateľné správanie ľahšie ako digitálne systémy.
Zložitosť ukladania údajov
Numerická, diskrétna povaha digitálnych počítačov uľahčuje ukladanie údajov. Pamäťový obvod kopíruje a uchováva diskrétne stavy iného obvodu.
V prípade analógových počítačov je ukladanie údajov náročnejšie, pretože používajú spojité signály. Obvod, ktorý uchováva analógový signál, je náchylný k posunu v priebehu času. Najlepší prístup pre analógové počítače je hybridný. Preveďte analógový signál na číslo a uložte číslo do digitálneho obvodu.
