Аналогов компютър: описание, принцип на действие, възможности

Сега почти всеки дом има компютър за работа, учене, забавление или всичко наведнъж. Модерният компютър стана благодарение на електронен компютър, така че компютрите често означават старата версия на компютъра. Но малко хора знаят за съществуването на AVM.

Концепция

AVM е аналогов компютър, който е определен прототип на компютър. Работи с цифрови данни, които са разработени в резултат на аналогови физически параметри. Това може да включва индикатори за скорост, дължина, сила, налягане и т.н. В допълнение към алгоритмите на аналоговия компютър се различава от компютъра по това, че е лишена от контролна програма. Това означава, че няма специални екипи, които да му помогнат да се справи със задачите. В този случай задачата се дава на машината от самото вътрешно устройство и от зададените настройки.


Начало на историята

Преди да се появи първият компютър в света, устройството трябваше да мине през труден път. Смята се, че аналоговото устройство, което е създало такива устройства, е разработено за първи път през 100 г. пр. Хр. Антиклерическият механизъм е открит за 2 хиляди години. Устройството получи името си благодарение на мястото, където е намерено - островът на Античността.
Също много популярен е астролабът. Това изобретение е известно в научните среди сред астролозите и астрономите още преди нашата ера, което помага да се определи местоположението на звездите в небето и да се разбере продължителността на деня.

Активни развития

От XVII век започва активноразработване на аналогови устройства. Така се появява логаритмичната владетелка, която, въпреки че няма да я наричате компютър, все още може да бъде приписана на аналогово изчислително устройство.


Буквално след 20 години се появява "паскалина" и след колата на Морланд. През 19-ти век е бил изобретен планиметър, който по това време помогнал да се намери площта на кривата. По-късно интегратор, който не прилича на аналогов компютър, все още е устройство, което лесно интегрира интеграли. През XX век руските учени започнаха активно да се развиват. Например, Алекс Крилов изобретява устройство, което спомага за решаването на диференциални уравнения. По-късно това изобретение е било използвано за проектиране на кораби. След 8 години, оборудването е създадено въз основа на това, което Крилов е изобретил, но се занимава с интегрирането на диференциални уравнения. Скоро идва механично интегрирано изобретение и електродинамично контра-аналитично устройство. Механичният AVM стана известен благодарение на Конрад Зуз, който създаде Z1. С появата на усилвател AVM, който няма движещи се части, започва да работи на постоянен ток.
СССР също участва в развитието. Следователно през 1949 г. DCMs са били издадени на постоянен принцип. Тук също се появява първият неврокомпютър-перцептрон. Всички тези изобретения доведоха до факта, че през 60-те години на XX век аналоговите компютри станаха главният помощник на учените по света.

Работа на устройството

Не е лесно да се определи точно кога се появи първият компютър в света. В този случай най-често споменаваният IBM, разработен в Харвард през 1941 година. Но на товаНяма такава информация за AVM. Но сега не е толкова важно. Много по-интересен е принципът на действие.
Аналогов компютър се занимава с изчисления, всички цифрови данни могат да варират в зависимост от получените резултати. Последните са представени от графики, които обикновено се показват на хартия или дисплей. Също така, резултатът може да се получи като електрически сигнал. Той едновременно контролира процеса на изчисляване и управление на оборудването.

Характеристики

Аналоговият компютър лесно се справя с автоматичното регулиране на различни производствени процеси. Това се дължи на факта, че AVM реагира бързо на всякакви промени в данните. Следователно такова устройство ще се възползва от научни изследвания, когато входните стойности могат да се променят по време на процеса. AVM може да бъде полезна в науката, която не изисква скъпи електрически уреди. Устройствата са достатъчно способни да имитират изследваните процеси. Понякога такава машина е необходима за решаване на задачи, които не изискват такава точност на изчисленията, както при задачите за компютър. Електронните аналогови компютри могат лесно да се справят с диференциални уравнения, интеграции и др. В случая с AVM, такива команди не се изискват, така че е малко по-лесно да се работи с това устройство.

Аналогов блок

В описанието на аналогов компютър трябва да присъстват неговите елементи. Оперативната единица включва такива детайли, които са заети от една от задачите. Всичкимогат да бъдат комбинирани в система за работа на една операция от конкретен модел.
AVM блоковете могат да бъдат разделени на няколко групи:
  • линейни;
  • е нелинейна;
  • е логично.
  • Линейната група включва подробности, които се отнасят до математическите операции. Нелинейната група включва блокове, които работят с нелинейна зависимост на функции от различни променливи. Логическата група съдържа елементи на непрекъсната, дискретна логика. Има няколко вида аналогови компютри, така че съставът им може да се различава до известна степен от наличните опции.

    Основни елементи

    Освен описаните по-горе блокове, съществуват основни елементи, които имат свои специфични параметри. Има капацитивна памет, която се основава на свойствата на кондензатора и може да спести напрежение. Делителят на напрежение се отнася и до паметта. В този случай работата се влияе от ъглите на въртене на реостатите. Те зависят от съхранените количества. Основните блокове включват двойка памет, която често е представена от операционен усилвател. Човек може да функционира при проследяване на входния сигнал, а вторият е в паметта.

    Характеристики

    Както при всяко друго устройство, аналоговият компютър има характеристики. Но най-основните - Q-фактор. Това е обобщен параметър на машина, която има определена формула. Някои стойности зависят от нивото на смущенията и са засегнати от грешки и точност.

    Сортове

    Както вече бе споменато, AVM могат да бъдат от различен тип. Но като цяло всяка опция може да бъде изпратена до една от двете групи:
  • специализирани - за тесни специални задачи;
  • универсален - за всеки вариант на задачи.
  • На следващо място, всички аналогови компютри могат да се разделят на зависими от сортовете на работното тяло, в зависимост от конструктивните особености и вида на работа.

    Тип на работното тяло

    Възможностите на аналоговия компютър определят неговия тип. Но не само функционирането влияе на диференциацията на устройствата. Всичко зависи и от вида на работното тяло. Да, има:
  • механични;
  • пневматични;
  • хидравлични;
  • електрически;
  • комбинирано;
  • електромеханика.
  • Механичните типове включват устройства с механично преместване. Поради характеристиките на тази версия на машината е необходимо да се мащабират променливите, както и да се извърши изчисляване на мощността на проекта и мъртвите проходи.
    Този тип има своите предимства и недостатъци. Машината е надеждна и се справя с различни математически проблеми. Въпреки това, той има висока цена, сложен механизъм на развитие и голям размер. Пневматичният тип работи с индикатори за налягане на въздуха. За да получите резултати, трябва да получите вградена мрежа. Като част от тази машина, често можете да видите дросели, капацитет на мембраната. Този тип AVM практически няма грешки. Сега често се среща в индустрията, което изисква повишена вибрационна стабилност и работа с температурни колебания. Хидравличният тип работи с диференциални уравнения, които са свързани с потока на водата. Преди това тези машини могат да бъдат намерени в много фирми, които са били до 80-те години на XX век. Сега има само две хидравлични AVM,които са в музея.
    По аналогия може да се предположи, че електрическите устройства приемат електрическото напрежение на постоянния ток като индикатори. Популярни благодарение на надеждни свойства, бързина, удобно регулиране и точни крайни данни. Електромеханичният тип има механични и електрически променливи. За машина от този тип са характерни въртящи се трансформатори и тахогенератори. Устройството има плъзгащи се контакти, следователно по-малко надеждни от предишните варианти.

    Конструктивни характеристики

    Те включват:
  • матрица;
  • Структурни.
  • AVM на матричния тип има отделни елементи, които се съчетават строго в групи според определени характеристики. Тази опция е подходяща за генериране на диференциални уравнения. Но процесът трябва да бъде определен по определен начин.
    Групи, които имат определени характеристики, които работят с всяка от техните задачи. За правилното проучване трябва да се използва мащаб. Този тип има ниска ефективност. Структурният тип AVM е представен от устройства с изчислителни блокове. В този случай те са обединени не строго, а поради задачите, необходими за разбор на операцията. Изчислена машина за математическо моделиране.

    Функциониране

    Тази група включва устройства:
  • бързо;
  • бавно;
  • се повтарят.
  • Бърз тип е конфигуриран, така че стъпките на процеса се повтарят в автоматичен режим. Това става благодарение на превключващата система. Честотата на повторенията зависи от характеристиките на частите. Да се ​​работи с тази скорост е труднодизайн. Предимството на такава машина е възможността да се наблюдават резултатите от експериментите. Бавният тип има еднократно действие. Решението на обикновените процеси в този случай може да отнеме от няколко секунди до няколко минути. Резултатът от изследването може да се види едва след завършването на всички цикли. Итеративният AVM използва итеративен начин за решаването му. Машина от този тип ви позволява да контролирате хода на експеримента в определени периоди от време. Използването на машини
    Електронните аналогови компютри са известни от дълго време, следователно те са преминали през определен етап на съвършенство. Тези устройства се основават на задачата за физическите параметри на елементите. Обикновено този процес се дължи на включването и изключването на някои блокове от системата.
    Преди AWM да е достигнало своето развитие, такива устройства са били използвани в авиацията и ракетната технология. Машините в този случай помогнаха бързо да обработят данните и да генерират сигнали за контрол. Така станаха известни автопилоти и по-сложни системи за управление на полета. В автомобила може да се намери и аналогова система. Тук има предаване. Когато въртящият момент се промени, флуидът променя налягането в хидравличното задвижване. Така че има определена скорост на трансфер. Както беше споменато по-рано, често AVM се наричат ​​високо специализирани устройства, така че те се използват за специфични задачи. Преди това камерата беше известна като механично аналогово устройство. Той е бил използван в парното локомотивно инженерство. Механичните компютри станаха популярни в областта на пространството. Те помогнаха за събиранетоданни поради повърхностни показатели. До 2002 г. е известен компютърът "Глобус", известен със сходните си задачи. Има аналогови устройства във военно оборудване. Те отговарят за управлението на артилерийския огън, изчисляването на различни показатели по време на битки и т.н. В този случай се използват бързи машини, които лесно могат да се справят с препятствия.

    Примери

    Примери за аналогови компютри по време на тяхното съществуване са събрали много. Например през 1962 г. е създаден AVM "Iterator". Тя помогна за решаването на специален вид проблеми, свързани с линейните уравнения. Това устройство функционира по специален начин, който учените дължат на Нютон. Също така, "Итератор" се справя с линейни алгебрични уравнения. Също така известен в света е серия от устройства "MN". Заглавието е акроним - "нелинеен модел". Първо, устройството трябва да работи с задачите на Коши. Най-яркият представител на владетеля е "MN-18". Това е средномощно устройство, което може да се справи със сложни динамични системи. Той прави това с математическа симулация. Заслужава да се спомене и превоза на Монте Карло. Този компютър се появи благодарение на Енрико Ферми. Той е проектиран да изследва движението на неутроните. За резултатите се използва методът на Монте Карло. ZAM е следващото семейство аналогови машини, създадено във Варшава. Производството им започва през 60-те години на ХХ век. Всяко устройство работеше на двоична система.

    Забележка

    Смята се, че човешкият мозък е най-голямпопулярно "аналогово устройство". Учените смятат, че това е мощно и работещо устройство, което някога е съществувало. Разбира се, с такова твърдение може да се спори, тъй като работата на импулсите се извършва за сметка на дискретни сигнали. Но данните в нервната система нямат цифров вид. Дигиталните и аналоговите компютри се обединиха и излязоха неврокомпютри. Това са хибридни устройства, които, въпреки че са свързани с аналогови, са изградени на цифров компютър. Тези машини работят като клетки в мозъка.

    Свързани публикации