Analogno računalo: opis, princip rada, mogućnosti

Sada gotovo svaki dom ima računalo za rad, učenje, zabavu ili sve odjednom. Moderno računalo nastalo je zahvaljujući elektroničkom računalu, tako da računala često znače staru verziju računala. Ali malo ljudi zna za postojanje AVM-a.

Koncept

AVM je analogno računalo koje je definitivni prototip računala. Radi s numeričkim podacima koji su razvijeni zbog analognih fizičkih parametara. To može uključivati ​​pokazatelje brzine, duljine, snage, tlaka, itd. Osim algoritama analognog računala razlikuje se od računala u tome što je lišen kontrolnog programa. Odnosno, ne postoje specijalni timovi koji bi mu pomogli da se nosi sa zadacima. U tom slučaju, zadatak se daje stroju samim internim uređajem i postavkama postavki.


Početak povijesti

Prije nego što se pojavilo prvo računalo na svijetu, uređaj je morao proći težak put. Vjeruje se da je analogni uređaj, koji je dao razvoj takvih uređaja, prvi put razvijen u 100. pr. Antiklerički mehanizam pronađen je u dvije tisuće godina. Uređaj je dobio svoje ime zahvaljujući mjestu gdje je pronađen - otoku antike.
Također je vrlo popularan astrolab. Ovaj izum bio je poznat u znanstvenim krugovima među astrolozima i astronomima još prije naše ere, pomažući u određivanju položaja zvijezda na nebu i razumijevanju trajanja dana.

Aktivni razvoj

Od XVIIrazvoj analognih uređaja. Tako se pojavljuje logaritamski ravnalo, koje se, iako ga ne nazivate računalom, još uvijek može pripisati analognom računalnom uređaju.


Doslovno, nakon 20 godina, pojavljuje se "pascalina" i nakon automobila Morlanda. U 19. stoljeću izumljen je planimetar, koji je u to vrijeme pomogao pronaći područje krivulje. Kasnije, integrator koji ne izgleda kao analogno računalo, još uvijek je uređaj koji lako integrira integrale. U XX. Stoljeću ruski su se znanstvenici počeli aktivno uključivati ​​u razvoj. Na primjer, Alex Krylov izumio je uređaj koji je pomogao u rješavanju diferencijalnih jednadžbi. Kasnije je ovaj izum korišten za projektiranje brodova. Nakon 8 godina, oprema je stvorena na temelju onoga što je Krylov izumio, ali se uključio u integraciju diferencijalnih jednadžbi. Uskoro dolazi mehanički integrirani izum i elektrodinamički protuanalitički uređaj. Mehanički AVM postao je poznat zahvaljujući Conradu Zouzu, koji je stvorio Z1. S dolaskom pojačala AVM, koji nemaju pokretne dijelove, počeo je raditi na konstantnoj struji.
SSSR je također bio uključen u razvoj. Stoga su 1949. DCM-ovi izdavani na izravnoj osnovi. Ovdje se također pojavljuje prvi neurokompjuter-perceptron. Svi ti izumi doveli su do činjenice da su u 60-tim godinama XX stoljeća analogna računala postala glavni pomoćnik znanstvenika širom svijeta.

Rad uređaja

Nije lako točno odrediti kada se prvo računalo pojavilo u svijetu. U ovom slučaju, najčešće spominjani IBM, razvijen na Harvardu 1941. Ali na ovomeTakve informacije o AVM-u nema. Ali sada nije toliko važno. Mnogo je zanimljivije načelo djelovanja.
Analogno računalo je uključeno u izračune, svi digitalni podaci mogu varirati ovisno o dobivenim rezultatima. Potonje su predstavljene grafovima koji se obično prikazuju na papiru ili zaslonu. Također, rezultat se može dobiti kao električni signal. Istovremeno kontrolira proces računanja i upravljanja opremom.

Značajke

Analogno računalo se lako nosi s automatskom regulacijom različitih proizvodnih procesa. To je zbog činjenice da AVM brzo reagira na bilo kakve promjene podataka. Stoga će takav uređaj imati koristi od znanstvenog istraživanja kada se ulazne vrijednosti mogu promijeniti tijekom procesa. AVM može biti koristan u znanosti, što ne zahtijeva skupe električne aparate. Uređaji su dovoljno sposobni da oponašaju proučavane procese. Ponekad je takav stroj potreban za rješavanje zadataka koji ne zahtijevaju takvu točnost izračuna kao u slučaju zadataka za računalo. Elektronska analogna računala lako se mogu nositi s diferencijalnim jednadžbama, integracijama itd. Za rješavanje takvih problema dovoljno je koristiti posebne sklopove i čvorove. U slučaju AVM-a, takve naredbe nisu potrebne, tako da je malo lakše raditi na ovom uređaju.

Analogni blok

U opisu analognog računala, njegovi elementi moraju biti prisutni. Operativna jedinica sadrži takve pojedinosti koje zauzima jedan od zadataka. Svi onimože se kombinirati u sustav za rad na jednoj operaciji od određenog modela.
AVM blokovi mogu se podijeliti u nekoliko skupina:
  • linearno;
  • je nelinearna;
  • je logično.
  • Linearna skupina uključuje pojedinosti koje se bave matematičkim operacijama. Nelinearna skupina uključuje blokove koji rade s nelinearnom ovisnošću funkcija od različitih varijabli. Logička skupina sadrži elemente kontinuirane, diskretne logike. Postoji nekoliko vrsta analognih računala, tako da se njihov sastav može razlikovati od dostupnih opcija.

    Osnovni elementi

    Osim gore opisanih blokova, postoje osnovni elementi koji imaju svoje specifične parametre. Postoji kapacitivna memorija koja se temelji na svojstvima kondenzatora i može uštedjeti napon. Djelitelj napona također se odnosi na memoriju. U tom slučaju na rad utječu kutovi rotacije reostata. Oni ovise o pohranjenim količinama. Glavni blokovi uključuju par memorija, koji je često predstavljen operativnim pojačalom. Jedan može funkcionirati u praćenju ulaznog signala, drugi je u spremištu.

    Karakteristike

    Kao i kod bilo kojeg uređaja, analogno računalo ima karakteristike. Ali najosnovniji - Q-faktor. To je generalizirani parametar stroja koji ima određenu formulu. Neke vrijednosti ovise o razini smetnji, a na njih utječu pogreške i točnost.

    Sorte

    Kao što je već spomenuto, AVM-ovi mogu biti različitih vrsta. No općenito, svaka se opcija može poslati jednoj od dvije skupine:
  • specijalizirana - za uske posebne zadatke;
  • univerzalni - za svaku varijantu zadataka.
  • Nadalje, sva analogna računala mogu se podijeliti na ovisne o varijantama radnog tijela, prema značajkama dizajna i vrsti rada.

    Tip radnog tijela

    Mogućnosti analognog računala odredile su njegov tip. Ali ne samo funkcioniranje utječe na diferencijaciju uređaja. Sve ovisi io vrsti radnog tijela. Da, postoje:
  • mehanički;
  • pneumatski;
  • hidraulički;
  • električni;
  • kombinirano;
  • elektromehanika. Mehanički tipovi uključuju uređaje s mehaničkim pomakom. Zbog karakteristika ove verzije stroja potrebno je mjeriti varijable, kao i provesti proračun snage i mrtvih prolaza.
    Ovaj tip ima svoje prednosti i nedostatke. Stroj je pouzdan i može se nositi s različitim matematičkim problemima. Međutim, ima visoku cijenu, složen mehanizam razvoja i veliku veličinu. Pneumatski tip radi s indikatorima tlaka zraka. Da biste dobili rezultate, morate dobiti ugrađenu mrežu. Kao dio ovog stroja, često možete vidjeti prigušnice, kapacitete membrane. Ova vrsta AVM-a praktički nema pogrešaka. Sada se često može naći u industriji, koja zahtijeva povećanu stabilnost vibracija i rad s temperaturnim kolebanjima. Hidraulički tip radi s diferencijalnim jednadžbama koje su povezane s protokom vode. Ranije su se ti strojevi mogli naći u mnogim tvrtkama koje su bile do 80. godina XX. Stoljeća. Sada postoje samo dva hidraulička AVM-a,koji su u muzeju.
    Po analogiji, može se pretpostaviti da električni uređaji uzimaju električni napon istosmjerne struje kao pokazatelje. Popularan zahvaljujući pouzdanim svojstvima, brzini, praktičnoj regulaciji i točnim konačnim podacima. Elektromehanički tip ima mehaničke i električne varijable. Za takav stroj su karakteristični rotacijski transformatori i tahogeneratori. Uređaj ima klizne kontakte, stoga je manje pouzdan od prethodnih varijanti.

    Konstruktivne značajke

    One uključuju:
  • matricu;
  • Strukturno.
  • AVM matričnog tipa ima odvojene elemente, koji se strogo spajaju u skupine prema određenim značajkama. Ova opcija pogodna je za generiranje diferencijalnih jednadžbi. No, proces treba uspostaviti na određeni način.
    Grupe koje imaju određene značajke koje rade sa svakim svojim zadatkom. Za pravilnu studiju treba koristiti ljestvicu. Ovaj tip ima nisku učinkovitost. Strukturni tip AVM predstavljen je uređajima koji imaju računalne blokove. U ovom slučaju, oni su ujedinjeni ne strogo, već zbog zadataka potrebnih za raščlanjivanje operacije. Izračunati stroj za matematičko modeliranje.

    Funkcioniranje

    Ova skupina uključuje uređaje:
  • brzo;
  • sporo;
  • .
  • Brzi tip je konfiguriran tako da se procesni koraci ponavljaju u automatskom načinu rada. To se postiže zahvaljujući komutacijskom sustavu. Učestalost ponavljanja ovisi o karakteristikama dijelova. Rad s ovom brzinom je težakdizajn. Prednost takvog stroja je mogućnost praćenja rezultata eksperimenata. Spora vrsta ima jednokratnu akciju. Odluka običnih postupaka u ovom slučaju može potrajati od nekoliko sekundi do nekoliko minuta. Rezultati istraživanja mogu se vidjeti tek nakon završetka svih ciklusa. Iterativni AVM koristi iterativni način da ga riješi. Ovakav stroj omogućuje kontrolu tijeka eksperimenta u određenim vremenskim razdobljima.

    Uporaba strojeva

    Elektronska analogna računala poznata su dugo vremena, stoga su prošla određeni stupanj savršenstva. Ti se uređaji temelje na zadatku fizičkih parametara elemenata. Obično se taj proces događa zbog uključivanja i isključivanja nekih blokova iz sustava.
    Prije nego što je AWM dostigao svoj vrhunac, takvi su se uređaji koristili u zrakoplovnoj i raketnoj tehnologiji. Strojevi u ovom slučaju pomogli su brzo obraditi podatke i generirati signale za kontrolu. Tako su postali poznati autopiloti i sofisticiraniji sustavi kontrole leta. U automobilu se može naći i analogni sustav. Ovdje ima prijenos. Kada se okretni moment promijeni, tekućina mijenja tlak u hidrauličnom pogonu. Dakle, postoji određena stopa prijenosa. Kao što je ranije spomenuto, često se AVM-ovi nazivaju visoko specijaliziranim uređajima, pa se koriste za specifične zadatke. Prije toga, cam je bio poznat kao mehanički analogni uređaj. Koristio se u inženjerstvu parne lokomotive. Mehanička računala postala su popularna u prostoru. Pomogli su u prikupljanjupodataka zbog površinskih pokazatelja. Do 2002. godine poznato je računalo "Globus" poznato po sličnim zadacima. U vojnoj opremi postoje analogni uređaji. Oni su odgovorni za upravljanje artiljerijskom vatrom, izračunavanje različitih pokazatelja tijekom bitaka itd. U ovom slučaju koriste se brzi strojevi koji se lako mogu nositi s preprekama.

    Primjeri

    Primjeri analognih računala tijekom njihovog postojanja skupili su mnogo. Primjerice, 1962. godine stvoren je AVM "Iterator". Pomogla je u rješavanju posebnih problema vezanih uz linearne jednadžbe. Ovaj uređaj funkcionira zbog posebnog načina koji znanstvenici duguju Newtonu. Također, "Iterator" se nosi s linearnim algebarskim jednadžbama. Također poznat svijetu je niz uređaja "MN". Naslov je akronim - "nelinearni model". Prvo, uređaj bi trebao raditi s Cauchyjevim zadacima. Najsjajniji predstavnik vladara je "MN-18". To je uređaj prosječne snage koji može upravljati složenim dinamičkim sustavima. On to radi s matematičkom simulacijom. Također vrijedi spomenuti i Monte Carlo Carriage. Ovo se računalo pojavilo zahvaljujući Enricu Fermiju. Namijenjen je proučavanju gibanja neutrona. Za rezultate je korištena Monte Carlo metoda. ZAM je sljedeća obitelj analognih strojeva koja je stvorena u Varšavi. Njihova je proizvodnja započela šezdesetih godina XX. Stoljeća. Svaki je uređaj radio na binarnom brojevnom sustavu.

    Napomena

    Smatra se da je ljudski mozak najvećipopularni "analogni uređaj". Znanstvenici smatraju da je to moćan i izvediv uređaj koji je ikada postojao. Naravno, s takvom tvrdnjom može se tvrditi da se rad impulsa provodi na račun diskretnih signala. No podaci u živčanom sustavu nemaju digitalni izgled. Digitalna i analogna računala su se ujedinila, a izašli su i neurokompjuteri. To su hibridni uređaji koji su, iako se odnose na analogni, izgrađeni na digitalnom računalu. Ovi strojevi rade kao stanice u mozgu.

    Povezane publikacije