KOMPUTER ANALOG: CIRI, KOMPONEN, JENIS - TEKNOLOGI - 2026

The komputer analog adalah sejenis komputer yang sentiasa berubah kegunaan aspek fenomena fizikal, seperti kuantiti elektrik, mekanikal atau hidraulik, untuk memodelkan masalah yang sedang diselesaikan.

Artinya, mereka adalah komputer yang beroperasi dengan angka yang diwakili oleh nilai terus menerus yang dapat diukur, seperti tekanan, suhu, voltan, kecepatan, dan berat. Sebaliknya, komputer digital mewakili nilai-nilai ini secara simbolik.

Sumber: X-15_Analog_computer Mengikut cara pembuatannya - https://www.youtube.com/watch?v=PW1NAcZLDgs, Domain Awam, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=52164169

Komputer analog boleh mempunyai kerumitan yang sangat luas. Yang paling mudah adalah peraturan slaid dan nomogram, sementara komputer yang mengawal senjata tentera laut dan komputer digital / analog hibrid besar adalah antara yang paling rumit. Pada masa itu, mereka adalah mesin komputer pertama yang dikembangkan.

Sistem kawalan proses dan relai perlindungan menggunakan pengkomputeran analog untuk menjalankan fungsi kawalan dan perlindungan.

Pada tahun 1960-an, pengeluar utamanya ialah syarikat Amerika Syarikat Electronic Associates, dengan komputer analog 231R, dengan tabung vakum dan 20 penyepadu. Kemudian, dengan komputer analog 8800-nya, dengan op-amp keadaan padat dan 64 penyepadu.

Penggantian dengan komputer digital

Pada tahun 60-an 70-an komputer digital, berdasarkan pertama pada tiub vakum, dan kemudian pada transistor, litar bersepadu dan mikropemproses, menjadi lebih ekonomik dan tepat.

Ini menyebabkan komputer digital sebahagian besarnya menggantikan komputer analog. Akan tetapi, komputer analog terus digunakan dalam aplikasi ilmiah dan industri, kerana pada waktu itu biasanya lebih cepat.

Sebagai contoh, mereka terus digunakan dalam beberapa aplikasi khusus, seperti komputer penerbangan di pesawat.

Aplikasi yang lebih kompleks, seperti radar aperture sintetik, tetap berada di bawah dominasi pengkomputeran analog hingga tahun 1980-an, kerana komputer digital tidak mencukupi untuk tugas tersebut.

Penyelidikan masih dijalankan mengenai pengkomputeran analog. Beberapa universiti masih menggunakan komputer analog untuk mengajar teori sistem kawalan.

ciri

Pemprosesan data analog

Komputer analog digunakan untuk memproses data analog, seperti voltan, suhu, tekanan, kelajuan, dll. Ia terus menyimpan data kuantiti fizikal ini dan melakukan pengiraan dengan bantuan pengukuran ini.

Ia sangat berbeza dengan komputer digital, yang menggunakan nombor simbolik untuk mewakili hasilnya.

Komputer analog sesuai untuk situasi yang memerlukan data diukur secara langsung, tanpa mengubahnya menjadi nombor atau kod.

Menggunakan isyarat analog

Komputer analog menggunakan isyarat analog, yang dapat ditunjukkan sebagai gelombang berterusan atau sinus, yang mengandungi nilai-nilai yang berbeza-beza dari masa ke masa.

Isyarat analog boleh berbeza amplitud atau frekuensi. Nilai amplitud adalah intensiti isyarat yang berkaitan dengan titik tertinggi, yang disebut puncak, dan titik terendahnya. Sebaliknya, nilai frekuensi adalah panjang fizikalnya dari kiri ke kanan.

Contoh isyarat analog adalah bunyi atau ucapan manusia melalui wayar tembaga elektrik.

Komputer analog tidak memerlukan kapasiti penyimpanan kerana dalam satu operasi mereka mengukur dan membandingkan kuantiti.

Ketepatan terhad

Perwakilan analog mempunyai ketepatan terhad, biasanya hingga beberapa tempat perpuluhan.

Ketepatan komputer analog dibatasi oleh elemen pengkomputerannya, serta kualiti daya dalaman dan sambungan elektrik.

Terutama dibatasi oleh ketepatan peralatan membaca yang digunakan, yang umumnya tiga atau empat tempat perpuluhan.

Pengaturcaraan

Pengaturcaraan dalam komputer analog melibatkan mengubah persamaan masalah menjadi litar komputer analog.

Untuk apa komputer analog?

Mereka digunakan untuk mewakili data dengan jumlah yang dapat diukur, seperti voltan atau putaran roda gigi, untuk menyelesaikan masalah, dan bukannya mengungkapkan data sebagai angka.

Pemantauan dan kawalan

Dalam sistem pemantauan dan kawalan mereka digunakan untuk menentukan formula kontrol dan untuk menghitung parameter proses, seperti kecekapan, daya, prestasi dan lain-lain.

Sekiranya anda dapat menetapkan ungkapan matematik yang menentukan perkaitan parameter dengan koordinat objek, komputer analog dapat menyelesaikan persamaan yang sesuai.

Sebagai contoh, komputer analog banyak digunakan untuk menilai kecekapan ekonomi sistem kuasa, dan dapat berfungsi sebagai pengatur automatik.

Mereka sering digunakan untuk mengendalikan proses seperti di kilang minyak, di mana pengukuran aliran dan suhu berterusan adalah penting.

Analisis lanjutan

Dengan berulang kali menyelesaikan sistem persamaan yang menerangkan proses terkawal, komputer analog dapat mengimbas sebilangan besar penyelesaian alternatif dalam masa yang singkat. Untuk melakukan ini, ia menggunakan nilai yang berbeza dalam parameter yang boleh berubah semasa proses.

Kualiti yang diperlukan dapat dijamin dengan menggunakan isyarat kawalan yang diumumkan oleh komputer analog.

Nilai-nilai yang ditentukan oleh komputer dikirim ke perangkat pengatur, yang menyesuaikan titik kontrol.

Penentuan isyarat yang mengganggu atau berguna

Besarnya isyarat yang mengganggu atau berguna ditentukan menggunakan persamaan pembezaan yang menggambarkan sistem dinamik, nilai-nilai keadaan awal, sebagai tambahan kepada perubahan yang ditentukan dalam statistik yang mengukur bunyi dan isyarat.

Komputer analog juga dapat digunakan untuk membangun instrumen yang merekam gangguan secara automatik dan menghasilkan isyarat kawalan, yang akan bergantung pada watak dan kuantiti gangguan.

Simulasi sistem dinamik

Simulasi dapat dilakukan dalam masa nyata atau pada kelajuan yang sangat tinggi, sehingga memungkinkan untuk bereksperimen dengan larian berulang dengan pemboleh ubah yang diubah.

Mereka telah digunakan secara meluas dalam simulasi pesawat, loji tenaga nuklear, dan juga dalam proses kimia industri.

Komponen

Penguat operasi

Sebilangan besar komputer analog elektrik berfungsi dengan memanipulasi voltan atau perbezaan yang berpotensi. Komponen asasnya adalah penguat operasi, yang merupakan alat yang arus keluarannya sebanding dengan perbezaan potensi inputnya.

Dengan menyebabkan arus keluaran ini mengalir melalui komponen yang sesuai, lebih banyak perbezaan potensi diperoleh dan pelbagai operasi matematik dapat dilakukan, termasuk penambahan, pengurangan, pembalikan, dan integrasi.

Komputer analog elektrik terdiri daripada banyak jenis penguat. Ini dapat dihubungkan untuk menghasilkan ungkapan matematik kerumitan yang besar dan dengan banyak pemboleh ubah.

Komponen hidraulik

Komponen hidraulik utama boleh merangkumi paip, injap, dan bekas.

Komponen mekanikal

Terdapat poros putar untuk mengangkut data di dalam komputer, roda gigi pembeza, cakera, penyatu bola atau roller, kamera 2-D dan 3-D, pemecah mekanikal dan pengganda, dan torsi servo.

Komponen elektrik dan elektronik

- Perintang dan kapasitor ketepatan.

- Penguat operasi.

- Pengganda.

- Potensiometer.

- Tetap fungsi penjana.

Mengikut sifat operasi matematik

Linier

Komponen linier melakukan operasi penambahan, integrasi, perubahan tanda, pendaraban dengan pemalar, dan lain-lain.

Tidak linear

Penjana fungsi menghasilkan semula hubungan tidak linear. Terdapat komponen komputer yang direka untuk menghasilkan semula fungsi yang ditetapkan, dari satu, dua, atau lebih argumen.

Adalah lazim di kelas ini untuk membezakan antara peranti yang menghasilkan fungsi tak bersambung argumen tunggal dan peranti pembahagi pengganda.

Logik

Antara komponen logiknya ialah peranti logik analog, yang dirancang untuk memisahkan kuantiti yang lebih besar atau lebih kecil antara beberapa kuantiti, peranti logik diskrit, litar beralih relay, dan beberapa unit khas lain.

Semua peranti logik umumnya digabungkan menjadi satu, yang disebut peranti logik selari. Ia dilengkapi dengan panel tambalannya sendiri untuk menghubungkan peranti logik individu antara satu sama lain dan komponen analog komputer yang lain.

Jenis-Jenis

Komputer mekanikal

Mereka dibina dari komponen mekanikal, seperti tuas dan gear, bukan komponen elektronik.

Contoh yang paling biasa ialah menambahkan mesin dan pembilang mekanikal, yang menggunakan putaran gear untuk melakukan penambahan atau pengiraan. Contoh yang lebih kompleks dapat melakukan pendaraban dan pembahagian, dan bahkan analisis pembezaan.

Komputer mekanikal yang paling praktikal menggunakan paksi berputar untuk mengangkut pemboleh ubah dari satu mekanisme ke mekanisme yang lain.

Dalam Fourier synthesizer, yang merupakan mesin untuk meramalkan pasang surut, kabel dan katrol digunakan yang menambahkan komponen harmonik.

Penting untuk menyebutkan instrumen penerbangan mekanikal pada kapal angkasa awal, yang menunjukkan hasil yang dihitung bukan dalam bentuk digit, tetapi melalui anjakan permukaan penunjuk.

Kapal angkasa Soviet berawak dilengkapi dengan alat yang disebut Globus. Ini menunjukkan pergerakan kiasan Bumi melalui perpindahan dunia kecil terestrial, selain petunjuk garis lintang dan garis bujur.

Komputer Elektrik

Ia lebih biasa kerana mempunyai jalur lebar yang jauh lebih luas dan sesuai untuk menyambung ke komputer lain dan ke elemen kawalan peranti.

Mereka menggunakan isyarat elektrik yang mengalir melalui pelbagai perintang dan kapasitor untuk mensimulasikan fenomena fizikal, dan bukannya interaksi mekanikal komponen.

Reka bentuk elemen analog komputer berdasarkan penguat elektronik arus terus. Ini mempunyai keuntungan tinggi dalam mod litar terbuka.

Bergantung pada struktur litar input dan maklum balas, op amp melakukan operasi matematik linear atau bukan linear. Juga gabungan operasi ini.

Jenis komputer analog ini banyak digunakan dalam teknologi pengkomputeran dan ketenteraan pada pertengahan abad ke-20, seperti dalam ujian pesawat dan peluru berpandu.

Perbezaan dengan digital

Penghantaran isyarat

Isyarat digital mempunyai dua keadaan diskrit, mati atau aktif. Keadaan mati adalah voltan sifar dan keadaan hidup adalah lima volt. Inilah sebabnya mengapa komputer digital menggunakan data nombor binari, dalam bentuk 0 dan 1.

Isyarat analog berterusan. Mereka boleh berada di antara dua hujung, seperti -15 dan +15 volt. Voltan isyarat analog boleh tetap atau berubah mengikut masa.

Iaitu, dalam komputer analog, data dihantar dalam bentuk isyarat berterusan. Dalam komputer digital mereka dihantar dalam bentuk isyarat diskrit.

Jenis litar

Litar komputer analog menggunakan penguat operasi, penjana isyarat, rangkaian perintang, dan kapasitor. Litar ini memproses isyarat voltan berterusan.

Komputer digital menggunakan pelbagai litar hidup / mati, seperti mikropemproses, penjana jam, dan gerbang logik.

Maksudnya, komputer digital menggunakan litar elektronik, sementara komputer analog menggunakan perintang untuk aliran berterusan isyarat.

Ketepatan

Komputer analog mesti menghadapi tahap kebisingan elektrik dalam litar tertentu, yang mempengaruhi ketepatannya. Litar komputer digital juga mempunyai bunyi elektrik, walaupun ini tidak mempengaruhi ketepatan atau kebolehpercayaan.

Sebaliknya, komputer analog tidak dapat menghasilkan hasil berulang dengan padanan tepat. Ini bermaksud komputer analog kurang tepat berbanding komputer digital.

Pengaturcaraan

Kedua-dua komputer analog dan digital dapat diprogramkan, walaupun caranya berbeza.

Komputer digital menggunakan urutan arahan yang kompleks, seperti membandingkan atau mengalikan dua nombor, atau memindahkan data dari satu tempat ke tempat lain.

Untuk memprogram komputer analog, subsistem yang berbeza disambungkan secara elektrik dengan kabel antara satu sama lain. Sebagai contoh, penjana isyarat disambungkan ke tombol kawalan, untuk mengubah intensiti isyarat.

Contoh

Jam istana

Komputer yang terkenal ini mampu menyimpan arahan pengaturcaraan. Dengan ketinggian lebih dari tiga meter, peranti ini memperlihatkan waktu, zodiak dan juga orbit matahari dan bulan.

Oleh itu, bahagian komputasi peranti membolehkan pengguna menetapkan panjang berubah bergantung pada musim. Diterangkan pada tahun 1206, komputer ini sangat kompleks pada masa itu.

Peraturan slaid

Salah satu komputer analog mekanikal yang paling mudah dan dikenali adalah peraturan slaid. Ini adalah alat untuk mengira pengiraan asas matematik.

Pengguna meluncurkan batang yang bertanda untuk menyelaraskannya dengan pelbagai tanda pada batang lain, sehingga membaca alat berdasarkan penjajaran pelbagai tanda tersebut.

Penganalisis pembezaan

Komputer analog mekanikal ini mampu menyelesaikan persamaan pembezaan. Dengan reka bentuk setua awal 1800-an, penganalisis pembezaan disempurnakan pada tahun 1930-an dan digunakan hingga pertengahan abad ke-20.

Ia dianggap sebagai komputer moden pertama. Beratnya 100 tan dan mengandungi 150 motor, ditambah kabel beratus-ratus batu yang menghubungkan relay dan tiub vakum.

Mengikut standard hari ini, mesinnya perlahan. Sebenarnya, ia hanya sekitar seratus kali lebih pantas daripada pengendali manusia yang menggunakan kalkulator desktop.

Contoh lain

- Predictor Kerrison.

- Komputer Librascope, keseimbangan dan berat pesawat.

- Penyepadu mekanikal seperti planimeter.

- Nomogram.

- Pelindung pengeboman Norden.

- Komputer yang berkaitan dengan kawalan kebakaran.

- Penyepadu air.

- MONIAC, pemodelan ekonomi.

Majlis Simulasi adalah persatuan pengguna komputer analog di Amerika Syarikat.

Surat berita Majlis Simulasi 1952 hingga 1963 kini tersedia dalam talian. Mereka menunjukkan teknologi pada masa itu dan juga penggunaan komputer analog yang biasa.

Rujukan

1. Wikipedia, ensiklopedia percuma (2019). Komputer analog. Diambil dari: en.wikipedia.org.
2. Techopedia (2019). Komputer Analog. Diambil dari: ceilingpedia.com.
3. Dinesh Thakur (2019). Apa itu Komputer analog? - Definisi. Nota E-Komputer. Diambil dari: ecomputernotes.com.
4. Ensiklopedia Britannica (2019). Komputer analog. Diambil dari: britannica.com.
5. John Papiewski (2019). 10 Perbezaan antara Komputer Analog & Digital. Diambil dari: techwalla.com.
6. Kamus Percuma (2019). Komputer Analog. Diambil dari: ensiklopedia2.thefreedictionary.com.
7. Ensiklopedia (2002). Komputer, Analog. Diambil dari: ensiklopedia.com.