Analogový počítač: popis, princip fungování, možnosti

Nyní téměř každý domov má počítač pro práci, studium, zábavu nebo vše najednou. Moderní počítač vznikl díky elektronickému počítači, takže počítače často znamenají starou verzi počítače. Ale jen málo lidí ví o existenci AVM.

Koncept

AVM je analogový počítač, který je určitým prototypem počítače. Pracuje s číselnými daty, které jsou vytvořeny díky analogovým fyzickým parametrům. To může zahrnovat indikátory rychlosti, délky, síly, tlaku apod. Kromě algoritmů analogového počítače se liší od počítače tím, že nemá program řízení. To znamená, že neexistují žádné zvláštní týmy, které by mu pomohly vyrovnat se s úkoly. V takovém případě je daný úkol daný strojem samotným interním zařízením a nastavením.


Začátek historie

Předtím, než se objevil první počítač na světě, musel přístroj projít obtížnou cestou. Předpokládá se, že analogové zařízení, které dalo vývoj takových zařízení, bylo poprvé vyvinuto v roce 100 př.nl. Antiklerikální mechanismus nalezený za 2 tisíce let. Přístroj získal své jméno díky místu, kde byl nalezen - ostrov starověku.
Také velmi populární je astrolabe. Tento vynález byl známý ve vědeckých kruzích mezi astrology a astronomy ještě před naší dobou, pomáhá určovat umístění hvězd na obloze a rozumět délce trvání dne.

Aktivní vývoj

Od 17. století začíná být aktivnívývoj analogových zařízení. Takto se objeví logaritmické pravítko, které, ačkoli jej nebudete nazývat počítačem, lze stále připsat analogovému výpočtovému zařízení.


Doslova po 20 letech se objeví "pascalina" a po autě Morland. V 19. století byl vynalezen planimetr, který v té době pomohl najít oblast křivky. Později integrátor, který nevypadá jako analogový počítač, je stále zařízením, které snadno integruje integrály. Ve 20. století se ruští vědci začali angažovat v aktivním vývoji. Například Alex Krylov vynalezl zařízení, které pomohlo vyřešit diferenciální rovnice. Později tento vynález byl použit k návrhu lodí. Po 8 letech bylo zařízení vytvořeno na základě toho, co vynalezl Krylov, ale zabýval se integrací diferenciálních rovnic. Brzy přichází mechanický integrovaný vynález a elektrodynamické protianalytické zařízení. Mechanický AVM se stal známým díky Conradu Zouzovi, který vytvořil model Z1. S příchodem zesilovače AVM, které nemají pohyblivé části, začal pracovat na konstantním proudu.
SSSR byl také zapojen do vývoje. Proto v roce 1949 byly DCM vydávány na bázi stejnosměrného proudu. Zde se také objevuje první neuropočítač-perceptron. Všechny tyto vynálezy vedly k tomu, že v 60. letech 20. století se analogové počítače staly hlavním asistentem vědců po celém světě.

Práce zařízení

Není snadné přesně určit, kdy se první počítač objevil na světě. V tomto případě nejčastěji uváděná IBM, vyvíjená na Harvardu v roce 1941. Ale na tohleNeexistují takové informace o AVM. Ale teď to není tak důležité. Mnohem zajímavější je princip akce.
Při výpočtech se používá analogový počítač, všechny digitální údaje se mohou lišit v závislosti na získaných výsledcích. Ty jsou reprezentovány grafy, které se obvykle zobrazují na papíře nebo na displeji. Výsledek lze také získat jako elektrický signál. Současně řídí proces výpočtu a ovládání zařízení.

Funkce

Analogový počítač se snadno vyrovná s automatickou regulací různých výrobních procesů. To je způsobeno skutečností, že AVM rychle reaguje na změny dat. Proto bude takové zařízení využívat vědecký výzkum, kdy se vstupní hodnoty mohou během procesu měnit. AVM může být užitečné ve vědě, která nevyžaduje drahé elektrické spotřebiče. Zařízení jsou dostatečně schopná napodobit studované procesy. Někdy je takový stroj potřebný k vyřešení úkolů, které nevyžadují takovou přesnost výpočtů, jako v případě úkolů pro počítač. Elektronické analogové počítače se mohou snadno vyrovnat s diferenciálními rovnicemi, integracemi atd. K vyřešení těchto problémů stačí použít speciální obvody a uzly. V případě AVM se takové příkazy nevyžadují, takže je snadnější pracovat s tímto zařízením.

Analogový blok

V popisu analogového počítače musí být přítomny jeho prvky. Ovládací jednotka obsahuje takové detaily, které jsou obsazeny jednou z úkolů. Všichnilze kombinovat do systému pro práci na jedné operaci z určitého modelu.
Bloky AVM lze rozdělit do několika skupin:
  • lineární;
  • je nelineární;
  • je logická.
  • Lineární skupina obsahuje podrobnosti, které se zabývají matematickými operacemi. Nelineární skupina obsahuje bloky, které pracují s nelineární závislostí funkcí z různých proměnných. Logická skupina obsahuje prvky kontinuální, diskrétní logiky. Existuje několik typů analogových počítačů, takže jejich složení se může poněkud lišit od dostupných možností.

    Základní prvky

    Kromě výše popsaných bloků existují základní prvky, které mají své vlastní specifické parametry. K dispozici je kapacitní paměť, která je založena na vlastnostech kondenzátoru a může šetřit napětí. Rozdělovač napětí také odkazuje na paměť. V tomto případě je práce ovlivněna úhly natočení reostatů. Závisí na uložených množstvích. Mezi hlavní bloky patří paměťový pár, který je často reprezentován operačním zesilovačem. Při sledování vstupního signálu lze pracovat, druhý je uložen.

    Vlastnosti

    Stejně jako u všech zařízení má analogový počítač vlastnosti. Ale nejzákladnější - faktor Q. Toto je obecný parametr stroje, který má určitý vzorec. Některé hodnoty závisí na úrovni rušení a jsou ovlivněny chybami a přesností.

    Odrůdy

    Jak již bylo zmíněno, AVM mohou mít různé typy. Obecně však každá možnost může být odeslána do jedné ze dvou skupin:
  • specializovaná - pro úzké speciální úkoly;
  • univerzální - pro všechny varianty úkolů.
  • Dále mohou být všechny analogové počítače rozděleny v závislosti na odrůdách pracovního těla, podle konstrukčních prvků a typu provozu.

    Typ pracovního těla

    Možnosti analogového počítače určovaly jeho typ. Ovšem fungování nejen ovlivňuje diferenciaci zařízení. Všechno také závisí na typu pracovního těla. Ano, existují:
  • mechanické;
  • pneumatické;
  • hydraulické;
  • elektrické;
  • ;
  • elektromechanika.
  • Mechanické typy zahrnují zařízení s mechanickým posunem. Kvůli vlastnostem této verze stroje je nutné měnit proměnné, stejně jako provádět výpočet výkonu návrhu a mrtvých průchodů.
    Tento typ má své výhody a nevýhody. Stroj je spolehlivý a zvládne různé matematické problémy. Má však vysoké náklady, komplexní mechanismus vývoje a velkou velikost. Pneumatický typ pracuje s indikátory tlaku vzduchu. Chcete-li získat výsledky, musíte získat vestavěnou síť. Jako součást tohoto stroje můžete často vidět tlumivky, kapacity membrány. Tento typ AVM prakticky neobsahuje žádné chyby. Nyní se často vyskytuje v průmyslu, který vyžaduje zvýšenou vibrační stabilitu a práci s teplotními výkyvy. Hydraulický typ pracuje s diferenciálními rovnicemi, které jsou spojeny s průtokem vody. Dříve tyto stroje mohly být nalezeny v mnoha firmách, které byly až 80 let 20. století. Nyní jsou k dispozici pouze dva hydraulické AVM,kteří jsou v muzeu.
    Analogicky lze předpokládat, že elektrické přístroje zachycují elektrické napětí stejnosměrného proudu. Populární díky spolehlivým vlastnostem, rychlosti, pohodlné regulaci a přesným konečným datům. Elektromechanický typ má mechanické a elektrické proměnné. U stroje tohoto typu jsou charakteristické rotující transformátory a tachogenerátory. Zařízení má posuvné kontakty, tedy méně spolehlivé než předchozí varianty.

    Konstruktivní vlastnosti

    Patří sem:
  • matice;
  • Strukturální.
  • AVM typu matice má oddělené prvky, které se podle určitých vlastností spojí do skupin. Tato volba je vhodná pro generování diferenciálních rovnic. Tento proces však musí být vytvořen určitým způsobem.
    Skupiny, které mají určité funkce, které pracují s každým ze svých úkolů. Pro správnou studii by měla být použita stupnice. Tento typ má nízkou účinnost. Konstrukční typ AVM je reprezentován zařízeními s výpočetními bloky. V tomto případě nejsou spojeny přísně, ale kvůli úkolům, které jsou potřebné pro analýzu operace. Vypočítaný stroj pro matematické modelování.

    Funkce

    Tato skupina zahrnuje zařízení:
  • rychlá;
  • pomalý;
  • opakováno.
  • Rychlý typ je nakonfigurován tak, aby se procesní kroky opakovaly v automatickém režimu. To se děje díky spínacímu systému. Frekvence opakování závisí na charakteristikách součástí. Práce s touto rychlostí je obtížnédesign. Výhodou takového stroje je schopnost sledovat výsledky experimentů. Pomalý typ má jednorázovou akci. Rozhodnutí běžných procesů v tomto případě může trvat několik sekund až několik minut. Výsledky výzkumu lze vidět až po dokončení všech cyklů. Iterativní AVM používá iterativní způsob řešení. Stroj tohoto typu vám umožňuje řídit průběh experimentu v určitých časových intervalech.

    Použití strojů

    Elektronické analogové počítače jsou již dlouhou dobu známé, proto prošly určitým stupněm dokonalosti. Tato zařízení jsou založena na úkolu fyzických parametrů prvků. Obvykle se tento proces vyskytuje kvůli zařazení a vyloučení některých bloků ze systému.
    Před tím, než AWM dosáhl vrcholu svého vývoje, byla tato zařízení použita v letecké a raketové technice. Stroje v tomto případě pomohly rychle zpracovat data a generovat signály pro ovládání. Tak se staly známými autopiloty a sofistikovanějšími systémy řízení letu. Analogový systém je také k dispozici v autě. Má přenos. Když se krouticí moment změní, kapalina změní tlak v hydraulickém pohonu. Takže existuje určitá přenosová rychlost. Jak již bylo zmíněno dříve, AVM se často označují jako vysoce specializovaná zařízení, takže se používají pro konkrétní úkoly. Dříve byla vačka známá jako mechanické analogové zařízení. Používala se v parní lokomotivě. Mechanické počítače se staly populárními v oblasti vesmíru. Pomohli sbíratdata z důvodu povrchových indikátorů. Do roku 2002 byl znám počítač "Globus" známý pro podobné úkoly. K dispozici jsou analogové přístroje ve vojenském vybavení. Oni jsou zodpovědní za řízení dělostřelecké palby, při výpočtu různých parametrů při bojích a t. N. V tomto případě použijte rychlá auta, které lze snadno manipulovat, pokud jde o rušení.

    Příklady

    Příklady analogových počítačů během jejich existence se shromáždily hodně. Například v roce 1962 byl vytvořen AVM "Iterator". Pomohla řešit zvláštní problémy související s lineárními rovnicemi. Toto zařízení funguje díky zvláštní cestě, kterou vědci dluží Newtonovi. Také "Iterator" se vyrovná s lineárními algebraickými rovnicemi. Svět známý také je řada zařízení "MN". Titul je zkratka - "nelineární model". Zaprvé by zařízení mělo pracovat s úkoly Cauchy. Nejjasnější představitel pravítka je "MN-18". Jedná se o průměrné napájecí zařízení, které zvládne složité dynamické systémy. Dělá to matematickou simulací. Za zmínku stojí také Monte Carlo Carriage. Tento počítač se objevil díky Enrica Fermi. Byl navržen tak, aby studoval pohyb neutronů. Výsledky byly použity jako metoda Monte Carlo. ZAM je další rodina analogových strojů, která byla vytvořena ve Varšavě. Jejich výroba začala v 60. letech 20. století. Každé zařízení pracovalo na binárním číselném systému.

    Poznámka

    Předpokládá se, že lidský mozek je nejvícepopulární "analogové zařízení". Vědci považují to za silné a funkční zařízení, které kdy existovalo. Samozřejmě s tímto tvrzením lze argumentovat, protože práce impulzů se provádí na úkor diskrétních signálů. Ale data v nervovém systému nemají digitální vzhled. Digitální a analogové počítače se spojily a neurokomputery vyšly. Jedná se o hybridní zařízení, která, i když se týkají analogu, jsou postavena na digitálním počítači. Tyto stroje pracují jako buňky v mozku.

    Související publikace