Особенность аналоговой вычислительной машины цифровая

Другим существенным признаком, используемым при классификации вычислительных машин, является вид представления величия, с которыми оперирует машина в процессе работы. По этому признаку все вычислительные машины делят на класс цифровых и класс аналоговых вычислительных машин. При этом понятием цифровая вычислительная машина обобщаются вычислительные устройства, производящие операции над цифровыми кодами, а понятием аналоговая вычислительная машина — вычислительные машины (устройства), производящие операции над непрерывно изменяющимися значениями физических (аналоговых) величин. [c.5]

К аналоговым вычислительным машинам относятся, например, логарифмические линейки, планиметры, интеграторы, аналоговые вычислительные машины и т. д. [c.6]

Аналоговые вычислительные машины находят широкое применение при решении различных задач, где требуется быстрое получение результата при его относительно невысокой точности. [c.6]

Электронные аналоговые вычислительные машины относятся к классу машин непрерывного действия. Особенностью машин этого класса является то, что в процессе вычислений математические величины изображаются в виде непрерывных значений каких-либо физических величин (длин, углов, напряжений, токов и т. д.). Результат математической операции в аналоговых машинах получается, как правило, сразу же после ввода исходных данных и изменяется непрерывно по мере их изменения. [c.123]

Конструктивно аналоговые вычислительные машины состоят из ряда отдельных блоков, каждый из которых служит для выполнения какой-либо одной математической операции (сложения, вычитания, умножения, деления, интегрирования, образования заданной функции и т. д.). Эти блоки соединяются между собой в последовательности, отвечающей конкретному виду решаемого уравнения. Если машина предназначена для решения только одного вида уравнений, то состав математических устройств машины и их соединение между собой постоянны. Такие машины являются узкоспециализированными. [c.124]

Общая особенность аналоговых вычислительных машин — это ограниченная точность вычислений, которая определяется качеством изготовления отдельных узлов и принятыми допусками и достигает в лучших образцах 4—5 верных значащих десятичных цифр результата. [c.124]

Любая задача на подобной машине решается таким образом, что в необходимый момент времени на всех устройствах машины, участвующих в ее решении, производятся одновременно все требуемые уравнением математические преобразования, соответствующие текущему значению переменного. Поэтому тип и сложность математических задач, которые могут быть решены на аналоговых вычислительных машинах, ограничены составом оборудования машины. Исходя из этого при создании таких машин их стараются конструировать достаточно гибкими, позволяющими решать сравни тельно широкий круг инженерно-технических, научных и исследовательских задач Машины этого класса, работая в реальном масштабе времени, широко применяются в автоматических и автоматизированных системах управления. [c.124]

Электронные аналоговые вычислительные машины [c.124]

Аппаратура автоматической оптимизации ЛАО предназначена для автоматизации, решения на аналоговых вычислительных машинах краевых и вариационных задач, сводящихся к задачам оптимизации, из различных областей науки и,техники, и находит широкое применение в вычислительных центрах и организациях, использующих аналоговые машины любого типа. [c.137]

Положительный опыт контроля за соблюдением разработанных оптимальных норм загрузки в непрерывных химических процессах показывает высокую эффективность нормативных методов контроля затрат на постоянные заделы незавершенного производства. В таких процессах, как правило, весьма высок уровень механизации и автоматизации. Управление ими осуществляют с помощью аналоговых вычислительных машин, обеспечивающих непрерывный контроль точечной информации и регулирование моментных значений технологических параметров в заданных режимах протекания реакций. Иначе говоря, аналоговые управляющие системы позволяют оптимизировать процесс загрузки сырья и полупродуктов в производственные системы обеспечивают возможность контроля отклонений от нормативных размеров постоянного задела незавершенного производства. С их помощью предотвращают все случаи переполнения емкостей, что значительно облегчает контроль за соблюдением норм загрузки сырья и Полупродуктов в отдельные емкости, особенно в герметически закрытое оборудование. [c.17]

Для аналоговых вычислительных машин трудно дать какой-либо общий принцип построения. Специальные электронные схемы, например, для интегрирования, умножения, сравнения, соединяют друг с другом таким образом, который определяется ходом решения конкретной проблемы. [c.261]

СПРОСА И ПОТРЕБЛЕНИЯ 107 Аналоговое моделирование 45 АНАЛОГОВЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ 145 Аппаратное МО 150 АППРОКСИМАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО — ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ 89 Ассортиментный набор 57 Базисная точка 126 БАЗИСНОЕ РЕШЕНИЕ 116 БАЙТ 145 БАЛАНСОВЫЙ МЕТОД 75 БАНК ДАННЫХ 132 БАРОМЕТРЫ В ЭКОНОМИКЕ 90 БЕЗУСЛОВНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ 90 БИБЛИОТЕКА СТАНДАРТНЫХ [c.156]

Вычислительная техника может работать как с аналоговыми, так и с дискретными (цифровыми) сигналами. Соответственно, существуют аналоговые вычислительные машины (АВМ) и цифровые вычислительные машины (ЦВМ), причем последние получили значительно большее распространение. [c.10]

К вычислительной технике относятся электронно-вычислительные, управляющие и аналоговые машины, а -также цифровые вычислительные машины и устройства. [c.135]

Организация рабочего места конструктора призвана обеспечить возможность выполнения проектно-конструк-торских работ. Одним из основных видов оборудования является чертежный станок (кульман), оснащенный набором специальных чертежных и вспомогательных приспособлений и средств малой механизации конструкторского труда. Кроме того, рабочее место конструктора оснащается малыми вычислительными машинами, аналоговой техникой, моделирующими установками, средствами связи с ЭВМ. [c.257]

Средства для чертежных работ и счетных операций средства выполнения чертежно-графических работ, построения и преобразования проекций, механизации и автоматизации проектирования, чертежные станки и доски, рабочие места конструкторов, математические устройства и приборы, электронно-вычислительные машины, моделирующие и аналоговые устройства. [c.258]

Эти системы (1,2. ), выполненные как аналоговые, цифровые или как их комбинация, входят в качестве локальных систем в общую иерархическую структуру автоматической системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) с помощью управляющей вычислительной машины (УВМ) (рис.1). [c.34]

К вычислительной технике относят орудия и средства труда, при помощи которых ускоряются и улучшаются процессы, связанные с решением математических и вычислительных задач и работ, получением научно-технической и экономической информации, управлением технологическими и производственными процессами и др. К этой подгруппе основных средств (фондов) относят электронно-вычислительные машины, управляющие и аналоговые машины, цифровые вычислительные машины и устройства (клавишные вычислительные машины, перфорационные вычислительные машины, контрольники, сортировки, табуляторы и другую вычислительную и счетно-решающую технику, которой оборудуются машиносчетные бюро, станции, фабрики механизированного учета, вычислительные центры, автоматизированные системы управления). [c.71]

Вычислительная техника — совокупность средств (машины, устройства, приборы и др.), предназначенных для ускорения и автоматизации процессов, связанных с решением математических (вычислительных, логических) задач по заданному алгоритму. К ней относятся электронно-вычислительные, управляющие и аналоговые машины, цифровые вычислительные машины и устройства (клавишные вычислительные машины, перфорационные вычислительные машины и др.). [c.8]

Машина МН-14 (рис. 3.3) является типичным образцом современной аналоговой вычислительной техники высокого класса. Состав математических блоков позволяет решать обыкновенные дифференциальные уравнения до 20-го порядка, а также широкий класс других задач, к числу которых можно отнести умножение переменной на постоянный коэффициент больше или меньше единицы суммирование переменных интегрирование по времени дифференцирование воспроизведение переменных коэффициентов методом кусочно-постоянной аппроксимации перемножение двух переменных умножение или деление шести. переменных на одну общую переменную воспроизведение нелинейных функций от одной переменной методом кусочно-линейной аппроксимации воспроизведение специальных нелинейных функций воспроизведение тригонометрических функций. [c.128]

Все рекуррентные схемы стохастической аппроксимации, обсужденные в предыдущих параграфах, можно рассматривать как разностные уравнения. Эти процедуры хорошо приспособлены к решению задач аппроксимации на цифровых вычислительных машинах. При работе на аналоговых и гибридных вычислительных машинах более естественными являются непрерывные варианты процедур стохастической аппроксимации, которым соответствуют дифференциальные уравнения. [c.376]

Аналоговые и цифровые вычислительные машины. Вычислительные машины в основном подразделяются на аналоговые и цифровые. Аналоговой является вычислительная машина, которая делает расчеты с помощью физических аналогов переменных величин в задаче. Она действует аналогично тому, как счетная линейка, которая представляет собой пример очень простого неэлектронного вычислительного устройства аналогового типа. [c.69]

К группе Вычислительная техника относятся различные ЭВМ, управляющие, аналоговые и цифровые вычислительные машины и устройства (перфорационные, клавишные вычислительные машины), а также периферийное оборудование для сбора, фиксации и передачи информации, используемое в комплекте с вычислительными машинами. [c.61]

Машины и комплексы Электронные цифровые вычислительные с программным управлением общего назначения, специализированные и управляющие на базе всех типов процессоров Аналоговые и клавишные электронные вычислительные машины Устройства периферийные вычислительных комплексов и электронных машин [c.98]

К группе средств вычислительной техники в разных отраслях народного хозяйства относятся электронно-вычислительные, управляющие и аналоговые машины, цифровые вычислительные машины и устройства (клавишные вычислительные машины, перфорационные вычислительные машины и др.). [c.113]

Для преодоления основного недостатка аналоговых вычисли-тельных машин — ограниченной точности вычислений — в последнее время были разработаны так называемые гибридные , или цифро-аналоговые, вычислительные машины, в которых сочетаются достоинства аналоговых и цифровых1 машин. Машины этого типа применяются в тех случаях, когда практически мгновенно необходимо получать результаты вычислений с-достаточно высокой точностью. Подобные задачи встречаются при управлении сложными динамическими системами. [c.124]

Однако аналоговые модели рассчитаны на применение в технических системах и представляют собой своеобразный метод численного решения систем линейных и нелинейных уравнений, т.е. они моделируют объекты, элементы которых описаны, например, множеством дифференциальных уравнений, включая нелинейные. Такими объектами являются самолеты, ракеты, космические корабли и другие более простые технические устройства. Аналоговое моделирование трудно было применить при описании сложных социально-экономических объектов в связи с тем, что оно ориентировалось на исследование исключительно технических систем. Автору известна лишь одна попытка (в 60-х годах) директора Института автоматики и телемеханики АН СССР академика В.А. Трапезникова перенести подходы аналогового моделирования на исследование экономических объектов. Однако она не была поддержана экономистами, видимо, вследствие чрезвычайной новизны подхода, отсутствия достаточной формализации экономических объектов и неразвитости экономике-математических исследований в тот период. Кроме этого, в 70-е и 80-е годы аналоговое моделирование и аналоговые вычислительные машины в основном были замещены цифровой вычислительной техникой и цифровыми моделями. Эти модели способны, с одной стороны, более эффективно и точно решать системы уравнений, однако, с другой, в значительной степени деформировали подходы аналогового моделирования, в котором каждый моделируемый объект воссоздавался в модели путем эквивалентного замещения элементов объекта типовыми блоками. [c.283]

Особенно велика роль в повышении производительности конструкторского труда, качества проводимых работ, а в ряде случаев в обеспечении оптимальности принимаемых решений современных средств автоматизации, начиная от автоматических графопостроителей и кончая сложнейшими аналоговыми и цифровыми вычислительными машинами (АВМ и ЭВЦМ), вплоть до техники, обеспечивающей САПР. [c.103]

С—скважина СД — скважинный датчик УД — устьевой датчик РА — регистратор аналоговый ЭК.—электрокоммутатор БК — блок команд ЧЭ — частотомер электронный МПУ — малогабаритное печатающее устройство ПСПИ — пункт сбора и подготовки информации ЭВМ — электронно-вычислительная машина ПО — производственное объединение ИВЦ — информационно-вычислительный центр [c.197]

С целью использования достоинств и аналоговых, и цифровых вычислительных машин созданы аналого-цифровые вычислительные машины, производящие операции как над цифровыми кодами, так и над непрерывно изменяющимися значениями физических (аналоговых) величин. [c.6]

Краткие характеристики отдельных типов электронных аналоговых машин приводятся ниже, а общие сведения о них — в табл. 3.1. (Более полные данные об электронных вычислительных и специализированных машинах и устройствах можно получить в справочнике В. И. Г р у б о в и В. С. К и р д а н. Вычислительные машины и моделирующие устройства. Киев, изд-во Наукова думка , 1969.) [c.124]

Система АЦЭМС-1 предназначена для математического моделирования сложных динамических объектов в реальном масштабе времени с повышенной точностью. Она построена по принципу комбинирования в одном вычислительном комплексе аналоговой и цифровой форм представления машинных переменных с целью сочетания лучших свойств аналоговых и цифровых вычислительных машин. Одновременное использование цифровой и аналоговой вычислитель- [c.138]

Аналоговый компьютер: описание, принцип действия, возможности

Сейчас почти в каждом доме стоит компьютер для работы, учебы, развлечений или всего сразу. Современный ПК появился благодаря электронно-вычислительной машине, поэтому под ЭВМ часто подразумевают старую версию компьютера. Но мало кто знает о существовании АВМ.

Понятие

АВМ — это аналоговый компьютер, являющийся неким прообразом вычислительной машины. Он работает с числовыми данными, которые разрабатываются благодаря аналоговым физическим параметрам. Сюда можно отнести показатели скорости, длины, силы, давления и пр.

Помимо алгоритмов работы аналоговый компьютер отличается от ЭВМ тем, что лишен программы управления. То есть нет специальных команд, которые бы помогали ему справляться с задачами. В этом случае задание ставится перед машиной самим внутренним устройством и установленными настройками.

Начало истории

Прежде чем появился самый первый компьютер в мире, устройству пришлось пройти сложный путь. Считается, что аналоговый аппарат, который дал развитие подобным устройствам, впервые был разработан в 100 году до нашей эры. Антикитерский механизм нашли спустя 2 тысячи лет. Прибор получил свое название благодаря месту, где был найден — остров Антикитера.

Также довольно популярным считается астролябия. Это изобретение было известным в научных кругах среди астрологов и астрономов еще до нашей эры, помогало определять местоположение звезд на небе и разбираться в длительности суток.

Активные разработки

С XVII века начинается активная разработка аналоговых устройств. Так появляется логарифмическая линейка, которую, хотя и не назовешь компьютером, все же можно отнести к аналоговому вычислительному прибору.

Буквально через 20 лет появляется «паскалина», а после машина Морленда. В XIX веке изобретен планиметр, который помогал в то время находить площадь кривой. Позже — интегратор, который не похож на аналоговый компьютер, все же является прибором, легко высчитывающим интегралы.

В XX веке активной разработкой начали заниматься российские ученые. Например, Алексей Крылов придумал прибор, который помогал решать дифференциальные уравнения. Позже это изобретение использовали для проектирования кораблей.

Спустя 8 лет было создано оборудование на основе того, что придумал Крылов, но занимающиеся интегрированием дифференциальных уравнений. Вскоре появляется механическое интегрирующее изобретение и электродинамический счетно-аналитический прибор.

Механическая АВМ стала известна благодаря Конраду Цузе, который создал Z1. С появлением усилителя АВМ, не имеющие движущихся частей, начали работать на постоянном токе.

СССР также занималась разработками. Поэтому уже в 1949 году были выпущены АВМ на постоянном токе. Тут же появляется первый нейрокомпьютер-перцептрон. Все эти изобретения привели к тому, что в 60-е годы XX века аналоговые компьютеры стали главным помощником ученых по всему миру.

Работа устройства

Непросто точно определить, когда же появился самый первый компьютер в мире. В этом случае чаще всего вспоминают IBM, разработанный в Гарварде в 1941 году. А вот на этот счет об АВМ никакой подобной информации нет. Но сейчас это уже не так важно. Намного интереснее принцип действия.

Аналоговый компьютер занимается вычислениями, все цифровые данные могут меняться в зависимости от получаемых результатов. Последние представлены графиками, которые обычно отображены на бумаге или дисплее. Также результат можно получить в виде электрического сигнала. Он параллельно контролирует процесс вычисления и функционирование оборудования.

Особенности

Аналоговая вычислительная машина с легкостью справляется с автоматической регуляцией разных процессов производства. Это связано с тем, что АВМ быстро реагирует на любые изменения данных. Поэтому подобное устройство будет выгодно во время научных исследований, когда входные значения могут меняться во время процесса.

АВМ может стать полезна в науке, которая не требует дорогих электроприборов. Устройствам достаточно уметь имитировать изучаемые процессы. Иногда подобная машина нужна в том случае, чтобы решать задачи, не требующие такой точности вычислений, как в случае с задачами для ЭВМ.

Электронные аналоговые компьютеры легко справляются с дифференциальными уравнениями, интегрированиями и пр. Чтобы решить подобные задачи, достаточно использовать специальные схемы и узлы. В случае с АВМ подобных команд не требуется, поэтому работа этого устройства несколько проще.

Аналоговый блок

В описании аналогового компьютера должны присутствовать его элементы. В операционный блок входят такие детали, которые заняты одной из задач. Всех их можно объединить в систему, чтобы работать над одной операцией по определенной модели.

Блоки АВМ можно поделить на несколько групп:

В линейную группу входят детали, которые занимаются математическими операциями. К нелинейной группе относят блоки, работающие с нелинейной зависимостью функции от разных переменных. Логическая группа содержит элементы непрерывной, дискретной логики.

Существует несколько видов аналоговых компьютеров, поэтому их состав может несколько отличаться от имеющихся вариантов.

Базовые элементы

Помимо вышеописанных блоков, есть основные элементы, которые имеют свои определенные параметры. Существует емкостное ЗУ, которое основывается на конденсаторных свойствах и может хранить напряжение.

Делитель напряжения также относится к ЗУ. В этом случае на работу влияют углы поворота реостатов. Они зависят от запоминаемых величин. К основным блокам относят запоминающую пару, которая часто представлена операционным усилителем. Один может функционировать в отслеживании входного сигнала, второй — в хранении.

Характеристика

Как у любого устройства, у аналогового компьютера есть характеристики. Но самая основная — добротность. Эта обобщенный параметр машины, который имеет определенную формулу. Некоторые значения зависят от уровня помех, также на них влияют ошибки и точности.

Разновидности

Как уже упоминалось ранее, АВМ может быть разных типов. Но в целом каждый вариант можно отправить в одну из двух групп:

• специализированную — для узких специальных задач;
• универсальную — для любых вариант заданий.

Далее все аналоговые компьютеры можно распределить на зависимые от разновидности рабочего тела, по конструктивным признакам и по типу функционирования.

Тип рабочего тела

Возможности аналогового компьютера определили его тип. Но не только функционирование влияет на дифференциацию устройств. Все также зависит от типа рабочего тела. Так, встречаются:

• механические;
• пневматические;
• гидравлические;
• электрические;
• комбинированные;
• электромеханические.

К механическому типу относят такие устройства, которые имеют механические перемещения. Из-за особенностей этого варианта машины необходимо масштабировать переменные, а также вести силовой расчет конструкции и мертвых ходов.

Этот тип имеет свои достоинства и недостатки. Машина надежная и справляется с различными математическими задачами. Вместе с тем имеет высокую стоимость, непростой механизм разработки и крупные размеры.

Пневматический вид работает с показателями давления воздуха. Для получения результатов необходимо обзавестись построенной сетью. В составе этой машины часто можно увидеть дроссели, емкости и мембраны.

Этот тип АВМ практически не имеет каких-либо погрешностей. Сейчас часто его можно встретить в промышленности, которая требует повышенной вибрационной стойкости и работе при перепадах температур.

Гидравлический тип работает с дифференциальными уравнениями, которые связаны с протеканием воды. Ранее эти машины можно было встретить во многих фирмах, до 80-х годов XX века. Сейчас есть лишь две гидравлические АВМ, которые находятся в музее.

По аналогии можно догадаться, что электрические устройства берут за показатели электрическое напряжение постоянного тока. Популярны благодаря надежным свойствам, скорости работы, удобному регулированию и точным конечным данным.

Электромеханический тип имеет механические и электрические переменные величины. Для машины этого вида характерны вращающиеся трансформаторы и тахогенераторы. Устройство имеет скользящие контакты, поэтому менее надежно, чем предыдущие варианты.

Конструктивные признаки

АВМ матричного типа имеет отдельные элементы, которые объединяют строго в группы по определенным признакам. Этот вариант подходит для создания дифференциальных уравнений. Но выполнение процессов нужно настраивать определенным образом.

Группы, которые имеют определенные признаки, работают каждая со своим заданием. Для корректного исследования нужно использовать масштаб. Этот тип имеет низкую эффективность.

Структурный тип АВМ представлен устройствами, имеющими вычислительные блоки. В этом случае они объединены не строго, а благодаря задачам, которые нужны для разбора операции. Рассчитана машина на математическое моделирование.

Функционирование

В эту группу относят устройства:

Быстрый тип настроен так, что этапы решения процессов повторяются в автоматическом режиме. Это сделано благодаря системе коммутации. Частота повторений зависит от характеристик деталей. Для работы с подобной скоростью требуется сложная конструкция. Преимуществом такой машины является возможность наблюдения за результатами экспериментов.

Медленный тип имеет однократное действие. Решение обычных процессов в этом случае может занимать от нескольких секунд до нескольких минут. Результат исследований можно увидеть только после окончания всех циклов.

Итеративная АВМ использует для решения итерационный способ. Машина подобного типа позволяет управлять ходом эксперимента в определенные отрезки времени.

Использование машин

Электронные аналоговые компьютеры известны уже давно, поэтому прошли определенную стадию совершенствования. Эти устройства основаны на задании физических параметров элементов. Обычно этот процесс происходит за счет включения и исключения некоторых блоков из системы.

До того как АВМ достигла пика своего развития, подобные устройства применялись в авиации и ракетной технике. Машины в этом случае помогали быстро обрабатывать данные и формировать сигналы для управления. Так стали известны автопилоты и более сложные системы управления полетами.

В автомобиле также можно найти аналоговую систему. Здесь ею является трансмиссия. Когда вращающий момент изменяется, жидкость меняет давление в гидроприводе. Таким образом происходит определенный коэффициент передачи.

Как уже упоминалось ранее, часто АВМ относят к узкоспециальным устройствам, поэтому их применяют для особых задач. Ранее был известен кулачковый механический аналоговый прибор. Его использовали в паровозостроении.

Механические компьютеры стали популярны в сфере космоса. Они помогали собирать данные благодаря индикаторам поверхности. До 2002 года был известен компьютер «Глобус», который справлялся с подобными задачами.

Есть аналоговые приборы и в военной технике. Они отвечают за управление огнем артиллерии, вычисления разных показателей во время сражений и т. п. В этом случае используются быстрые машины, которые легко справляются в условиях помех.

Примеры

Примеров аналоговых компьютеров за время их существования собралось множество. К примеру, в 1962 году была создана АВМ «Итератор». Она помогала решать особый вид задач, связанный с линейными уравнениями. Этот прибор функционирует благодаря особому способу, которым ученые обязаны Ньютону. Также «Итератор» справляется с линейными алгебраическими уравнениями.

Также миру известно целая серия устройств «МН». Название является аббревиатурой — «модель нелинейная». Изначально устройство должно было работать с задачами Коши. Самым ярким представителем линейки является «МН-18». Это средней мощности прибор, который может решать сложные динамические системы. Делает он это с помощью математического моделирования.

Также стоит упомянуть о Тележке Монте-Карло. Этот компьютер появился благодаря Энрико Ферми. Он был рассчитан на исследование движения нейтронов. Для получения результатов был взят за основу метод Монте-Карло.

ZAM — это очередное семейство аналоговых машин, которые были созданы в Варшаве. Их производство началось в 60-е годы XX века. Каждое устройство работало на основе двоичной системы исчисления.

Примечание

Принято считать, что мозг человека — самое популярное «аналоговое устройство». Ученые считают его сильным и работоспособным прибором, который когда-либо существовал. Конечно, с таким утверждением можно поспорить, поскольку работа импульсов осуществляется за счет дискретных сигналов. Но данные в нервной системе не имеют цифровой вид.

Цифровые и аналоговые компьютеры объединились, и получились нейрокомпьютеры. Это гибридные устройства, которые, хотя и относят к аналоговым, построены на цифровых ЭВМ. Эти машины работают аналогично клеткам мозга.