ГИБРИДНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ: ОСОБЕННОСТИ, ТИПЫ, ПРЕИМУЩЕСТВА, ПРИМЕРЫ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2024

Эти гибридные компьютеры компьютеры , которые имеют характеристики аналоговых и цифровых машин. Цифровое устройство используется для управления и решения логико-арифметических операций, а аналоговое устройство используется в качестве решателя для дифференциальных уравнений.

Как правило, приближенное решение сложных уравнений получается с использованием итерационных численных методов, которые требуют большого количества итераций, в зависимости от того, насколько хорошее начальное "начальное" окончательное значение и желаемая точность.

Аналоговый гибридный компьютер Hitachi 505. Изображение предоставлено philreichert.org

Аналоговое оборудование обычно работает на удивление быстро, потому что оно может решать чрезвычайно сложные уравнения относительно скорости прохождения сигнала по цепи, что составляет приличную часть скорости света.

Однако точность аналоговых компьютеров невысока, поскольку она ограничена тремя или максимум четырьмя знаками точности.

С другой стороны, цифровое оборудование производится таким образом, что решение уравнений доводится до почти точной точности, хотя и намного медленнее по сравнению с аналоговыми компьютерами.

Таким образом, для многих операций в реальном времени эти цифровые вычисления слишком медленны, чтобы их можно было использовать, но точность аналогового компьютера также недостаточна. Отсюда важность гибридных компьютеров.

характеристики

Комбинация аналоговых и цифровых компонентов

Эти компьютеры основаны на компьютерной системе, которая сопоставляет аналоговые устройства с цифровыми.

Обычно аналоговые компоненты компьютера выполняют сложные математические вычисления. Цифровые компоненты отвечают как за арифметические, так и за логические операции, а также используются для управления системой.

В случае суперкомпьютера это соответствует комбинации машин, способных обрабатывать цифровые и аналоговые сигналы. Гибридный компьютер предоставляет подходящий метод для выполнения очень сложных симуляций.

Лучшее из аналогового и цифрового мира

Создав этот тип интегрированного компьютера, можно легко получить преимущества как аналоговых, так и цифровых вычислений.

Гибридный компьютер невероятно быстр, когда дело доходит до решения уравнений, даже если вычисления чрезвычайно сложны. Это происходит благодаря наличию важных аналоговых компонентов в конструкции оборудования.

Следовательно, гибридный компьютер может решать уравнения с той же способностью, что и аналоговый компьютер. Кроме того, цифровые элементы служат для исключения одного из основных недостатков полностью аналогового устройства.

Для сравнения, диапазон точности аналогового компьютера ограничен, в то время как точность цифрового компьютера намного выше.

Благодаря интеграции элементов, которые позволяют цифровому компьютеру с точностью до трех или четырех цифр, гибридные вычисления позволяют обрабатывать уравнения намного быстрее, чем с помощью только цифрового варианта.

Другими словами, гибридные вычисления предлагают скорость и точность, избавляя пользователя от необходимости довольствоваться только цифровым или аналоговым компьютером.

Технические приложения

Гибридное оборудование в основном предназначено для технических приложений, в которых обрабатываются не только дискретные данные, но и непрерывные. То есть они позволяют обрабатывать эти два типа данных.

И аналоговые, и гибридные компьютеры представляют собой специально созданные компьютеры, и их приложения заранее определены во время проектирования.

Типы

2 в 1 ПК

Для портативного компьютера термин «гибридный компьютер» используется для обозначения ПК 2-в-1. Этот тип ПК состоит из съемного экрана и клавиатуры, что позволяет объединить функциональность портативного компьютера и планшета.

Эти гибридные компьютеры обладают мощностью компьютера, а при отключении клавиатуры они становятся портативными, как планшет.

Например, этот гибридный компьютер можно использовать для выполнения задач с ним в течение дня, а затем, разделив экран, чтобы наслаждаться им в постели, просматривая страницы Facebook и Instagram.

Большие гибридные электронно-вычислительные машины

Они широко использовались с 1960-х до середины 1980-х годов и имели несколько сотен операционных усилителей.

Они решили чрезвычайно сложные и обширные наборы математических моделей дифференциальных уравнений.

Например, космический полет с шестью степенями свободы, кинетика экзотермических химических реакций, системы управления предприятиями пищевой промышленности и иммуносупрессивная система человека.

Гибридные системы общего назначения

Это компьютеры, которые обладают способностью использовать различные приложения или решать многочисленные типы проблем.

Многие из этих типов гибридных компьютеров были когда-то системами специального назначения, то есть гибридными компьютерами, работающими неполный рабочий день, где результат можно было получить с определенной скоростью.

Гибридные выделенные компьютеры

Они включают статические программы, которые нельзя настроить. Обычно они встраиваются в физические системы, которые обычно используются в качестве имитаторов подсистем, контроллеров функций или анализаторов вывода.

Например, пневматический компьютер использует пневмобаллон и сопла для генерации точных функций умножения, деления или извлечения квадратного корня входных сигналов, кодируя данные как давление воздуха.

Преимущества и недостатки

- Преимущество

скорость

Эти компьютеры обладают огромной скоростью вычислений благодаря конфигурации, предлагаемой аналоговой системой. Это очень полезно при поиске численных результатов для дифференциальных уравнений, как в случае моделирования полета.

Для этих целей использовались аналоговые системы, потому что они были быстрее цифровых компьютеров и предлагали решения за меньшее время. Однако точность этих результатов была сомнительной.

Таким образом, гибридный компьютер обеспечивает быстрые и точные результаты, будучи чрезвычайно полезными при попытке решить сложные уравнения в реальном времени, и очень важно получать результаты мгновенно.

Высокая точность

Результаты, полученные на гибридном оборудовании, оказываются намного точнее и прибыльнее, чем на предыдущих машинах. Это связано с цифровой составляющей гибридного компьютера.

В гибридном компьютере «начальные» значения генерируются быстро, хотя и не являются математически точными, поскольку это значение достигается с помощью внешнего интерфейса аналоговых вычислений.

Это значение отправляется в цифровой интерфейс, который с помощью итеративного процесса получает точное числовое начальное число. Общее время, необходимое для вычисления этого точного значения, намного меньше, чем при использовании аналогового или только цифрового компьютера.

Обработка данных онлайн

Ценность гибридного компьютера легко увидеть, когда необходимо управлять уравнениями в реальном времени.

Подобно тому, как строго аналоговое устройство обеспечит быструю отдачу, которая не является полностью точной, а цифровое устройство обеспечит более точные ответы, вычисление которых займет больше времени, гибридный подход позволяет получать ответы сейчас, а не позже.

Эти ответы также более подробны и полезны, чем быстрые ответы, предоставляемые аналоговым оборудованием.

- Недостаток

В более современное время необходимость в гибридных компьютерах заменили процессоры цифровых сигналов.

Гибридная система

Важно учитывать, что настоящий гибридный компьютер - это не просто гибридная система. Гибридный компьютер оснащен необходимыми компонентами, чтобы устройство могло работать быстро и точно.

Продукты, продаваемые как гибридные системы, представляют собой не что иное, как цифровое компьютерное оборудование, которое было дополнено аналого-цифровым преобразователем для входа и цифро-аналоговым преобразователем для управления выходом.

Такая система обычно считается менее эффективной, чем настоящий гибридный компьютер.

Примеры

Газовые насосы на станции обслуживания содержат процессор, который преобразует измерения расхода топлива в значения, соответствующие количеству и цене.

В бизнесе эти компьютеры могут использоваться в химической промышленности в качестве систем управления технологическими процессами.

HRS-100

Примером автономного гибридного компьютера является HRS-100, который широко использовался в 1970-х годах.

Он был изобретен и разработан для изучения динамических систем в реальном и ускоренном масштабе времени. Также за оперативное решение широкого круга научных задач в институтах СССР.

Медицинская зона

ЭКГ, эхокардиограмма, ультразвук и аппараты для холтеровского мониторирования являются примерами гибридных компьютеров.

Многие диагнозы, используемые в медицине, попадают в эту категорию.

Например, в отделении интенсивной терапии больниц используется аналоговый прибор, который измеряет артериальное давление и температуру пациента. Эти значения преобразуются и отображаются на цифровом дисплее в числовой форме.

Учитывая скорость, с которой гибридные компьютеры могут обрабатывать данные, проводятся исследования онлайн-обработки данных.

Фактически, гибридный компьютер был установлен в Центре биомедицинской инженерии Университета Огайо, где данные сердечной катетеризации передаются из разных больниц на гибридный компьютер через инфракрасный оптический механизм.

Эти данные анализируются в реальном времени, и результаты немедленно доступны врачу. Таким образом, время ожидания между процедурой катетеризации и получением результата значительно сокращается.

HP Envy x2

Это ультратонкий гибридный персональный компьютер, в котором два устройства встроены в одно. Это ноутбук, который также можно использовать как планшет.

Он содержит экран, который можно снять и превратить в планшет, отсоединив его от клавиатуры с помощью магнитной застежки.

Ссылки

1. Определения (2019). Определения для гибридного компьютера. Взято с: definitions.net.
2. Мудрый Компьютерщик (2019). Что такое гибридный компьютер? Взято с сайта :wisegeek.com.
3. Центр истории вычислительной техники (2019). Что такое гибридный компьютер и почему? Взято с сайта computinghistory.org.uk.
4. Наука (2019). Типы гибридных компьютеров. Взято с сайта sciencing.com.
5. Асба Ли (2019). Преимущества гибридных компьютеров. Взято с: techwalla.com.
6. Компьютерная надежда (2019). Гибридный компьютер. Взято с: computerhope.com.