HYBRIDE COMPUTERS: KENMERKEN, TYPEN, VOORDELEN, VOORBEELDEN - TECHNOLOGIE - 2024

De hybride computers zijn computers met kenmerken van analoge en digitale machines. Het digitale apparaat wordt gebruikt om logisch-rekenkundige bewerkingen te besturen en op te lossen, terwijl het analoge apparaat wordt gebruikt als oplosser voor differentiaalvergelijkingen.

In het algemeen wordt een benaderende oplossing van complexe vergelijkingen verkregen met behulp van iteratieve numerieke methoden, die een groot aantal iteraties vereisen, afhankelijk van hoe goed de initiële "seed" van de uiteindelijke waarde is en hoeveel precisie gewenst is.

Hitachi 505 analoge hybride computer. Afbeelding via philreichert.org

Analoge apparatuur is typisch verbazingwekkend snel, omdat het enorm gecompliceerde vergelijkingen kan oplossen met de snelheid waarmee het signaal door het circuit reist, wat een respectabel deel is van de lichtsnelheid.

De precisie van analoge computers is echter niet goed, aangezien deze beperkt is tot drie of maximaal vier cijfers.

Aan de andere kant wordt digitale apparatuur zo vervaardigd dat de oplossing van de vergelijkingen met een bijna exacte precisie wordt gebracht, hoewel veel langzamer in vergelijking met analoge computers.

Voor veel real-time bewerkingen zijn deze digitale berekeningen dus te traag om bruikbaar te zijn, maar de precisie van een analoge computer is evenmin voldoende. Vandaar het belang van hybride computers.

kenmerken

Combinatie van analoge en digitale componenten

Deze computers zijn gebaseerd op een computersysteem dat analoge apparaten koppelt aan digitale apparaten.

Doorgaans voeren de analoge componenten van de computer complexe wiskundige berekeningen uit. Digitale componenten zijn verantwoordelijk voor zowel rekenkundige als logische bewerkingen, en worden ook gebruikt om het systeem te besturen.

In het geval van een supercomputer komt dit overeen met een combinatie van machines die digitale en analoge signalen kunnen verwerken. Een hybride computer biedt een geschikte methode om zeer complexe simulaties uit te voeren.

Het beste van de analoge en digitale wereld

Door dit type geïntegreerde computer te creëren, zijn de voordelen van zowel analoog als digitaal computergebruik direct beschikbaar.

Een hybride computer is razendsnel als het gaat om het oplossen van vergelijkingen, ook al zijn de berekeningen enorm complex. Dit is zo dankzij de aanwezigheid van essentiële analoge componenten in het ontwerp van de apparatuur.

Daarom kan de hybride computer vergelijkingen oplossen met hetzelfde vermogen als een analoge machine. Bovendien dienen digitale elementen om een ​​van de belangrijkste nadelen van een volledig analoog apparaat uit te sluiten.

In vergelijkende termen is het precisiebereik bij een analoge computer beperkt, terwijl de precisie bij een digitale computer veel hoger is.

Door de elementen te integreren die het voor een digitale computer mogelijk maken om de precisie van drie of vier cijfers ver te overschrijden, maakt hybride computing het mogelijk om vergelijkingen veel sneller te verwerken dan met alleen de digitale optie.

Met andere woorden, hybride computers bieden zowel snelheid als nauwkeurigheid, waardoor de gebruiker geen genoegen hoeft te nemen met alleen een digitale of analoge computer.

Technische toepassingen

Hybride apparatuur is in wezen bedoeld voor technische toepassingen waar niet alleen discrete gegevens worden verwerkt, maar ook continu. Dat wil zeggen, ze maken de verwerking van deze twee soorten gegevens mogelijk.

Zowel analoge als hybride computers zijn speciaal gebouwde computers en hun toepassingen zijn vooraf gedefinieerd op het moment van ontwerp.

Soorten

2 in 1 pc

Voor een laptop wordt de term "hybride computer" gebruikt om te verwijzen naar een 2-in-1 pc Dit type pc bestaat uit een verwijderbaar scherm en toetsenbord, waardoor de functionaliteit van een laptop en een tablet wordt gecombineerd.

Deze hybride computers hebben de kracht van een computer en bovendien, door het loskoppelen van het toetsenbord, hebben ze de draagbaarheid van een tablet.

Deze hybride computer zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om er overdag taken mee uit te voeren en vervolgens door het scherm te scheiden om er tijdens het bed browsen op Facebook en Instagram van te genieten.

Grote hybride elektronische computers

Ze werden op grote schaal gebruikt van de jaren 60 tot het midden van de jaren 80. Ze hadden honderden operationele versterkers.

Ze hebben enorm complexe en uitgebreide sets wiskundige modellen van differentiaalvergelijkingen opgelost.

Bijvoorbeeld ruimtevluchten met zes vrijheidsgraden, kinetiek van exotherme chemische reacties, controlesystemen voor voedselverwerkende fabrieken en het menselijke immunosuppressieve systeem.

Hybride systemen voor algemeen gebruik

Het zijn computers die de eigenschap hebben verschillende applicaties te kunnen gebruiken of tal van soorten problemen kunnen oplossen.

Veel van dit soort hybride computers waren ooit systemen voor speciale doeleinden, omdat het parttime hybride computers waren waarbij het resultaat met een bepaalde snelheid kon worden verkregen.

Hybride speciale computers

Ze bevatten statische programma's die niet kunnen worden aangepast. Ze zijn doorgaans ingebed in fysieke systemen die vaak worden gebruikt als subsysteemsimulatoren, functiecontrollers of outputanalysatoren.

De pneumatische computer gebruikt bijvoorbeeld luchtbalgen en mondstukken om nauwkeurige vermenigvuldigings-, deel- of vierkantswortelfuncties van de ingangssignalen te genereren, waarbij de gegevens worden gecodeerd als luchtdrukken.

Voor-en nadelen

- Voordeel

Snelheid

Deze computers hebben een enorme rekensnelheid dankzij de configuratie die het analoge systeem biedt. Dit is erg handig bij het zoeken naar numerieke resultaten voor differentiaalvergelijkingen, zoals in het geval van vluchtsimulatie.

Voor deze doeleinden werden analoge systemen gebruikt omdat ze sneller waren dan digitale computers en oplossingen in minder tijd boden. De nauwkeurigheid van deze resultaten was echter twijfelachtig.

Een hybride computer levert dus snelle en nauwkeurige resultaten, die van enorm nut is bij het proberen om complexe vergelijkingen in realtime op te lossen en het is essentieel om de resultaten onmiddellijk te verkrijgen.

Grote precisie

De resultaten die zijn verkregen met hybride apparatuur, blijken veel nauwkeuriger en winstgevender te zijn dan die van eerdere machines. Dit komt door de digitale component van de hybride computer.

Met de hybride computer worden de "seed" -waarden snel gegenereerd, hoewel zonder wiskundig nauwkeurig te zijn, aangezien deze waarde wordt bereikt met de voorkant van analoog computergebruik.

Deze waarde wordt naar de digitale front-end gestuurd, die via een iteratief proces een nauwkeurig numeriek zaad krijgt. De totale tijd die nodig is om deze exacte waarde te berekenen, is veel minder dan bij het gebruik van een analoge of alleen digitale computer.

Online gegevensverwerking

De waarde van een hybride computer is gemakkelijk te zien wanneer het nodig is om vergelijkingen in realtime te beheren.

Net zoals een strikt analoog apparaat snelle rendementen zou opleveren die niet helemaal nauwkeurig zijn, en een digitaal apparaat nauwkeurigere reacties zou geven die langer zouden duren om te berekenen, stelt de hybride benadering u in staat om nu in plaats van later antwoorden te krijgen.

Die antwoorden zijn ook gedetailleerder en nuttiger dan de snelle antwoorden van analoge apparatuur.

- Nadeel

In modernere tijden hebben digitale signaalprocessors de behoefte aan hybride computers vervangen.

Hybride systeem

Het is belangrijk te bedenken dat een echte hybride computer niet zomaar een hybride systeem is. De hybride computer is gebouwd met de nodige componenten om het apparaat snel en nauwkeurig te laten werken.

Producten die als hybride systemen op de markt worden gebracht, zijn niets meer dan digitale computerapparatuur die is aangevuld met een analoog-naar-digitaal-omzetter voor de invoer en een digitaal-naar-analoog-omzetter om de uitvoer te beheren.

Zo'n systeem wordt doorgaans als minder efficiënt beschouwd dan een echte hybride computer.

Voorbeelden

De benzinepompen in een servicestation bevatten een processor die de brandstofstroommeting omzet in waarden die overeenkomen met hoeveelheid en prijs.

In het bedrijfsleven kunnen deze computers in de chemische industrie worden gebruikt als procesbesturingssystemen.

UUR-100

Een voorbeeld van een zelfstandige hybride computer is de HRS-100, die in de jaren zeventig intensief werd gebruikt.

Het is uitgevonden en ontwikkeld om dynamische systemen op de reële en versnelde tijdschaal te bestuderen. Ook voor het efficiënt oplossen van een breed scala aan wetenschappelijke taken in de instituten van de USSR.

Medisch gebied

EKG-, echocardiogram-, echografie- en Holter-bewakingsmachines zijn voorbeelden van hybride computers.

Veel van de diagnoses die op medisch gebied worden gebruikt, vallen in deze categorie.

Zo wordt op de Intensive Care van ziekenhuizen een analoog apparaat gebruikt dat de bloeddruk en temperatuur van de patiënt meet. Deze waarden worden omgezet en in numerieke vorm weergegeven op een digitaal display.

Gezien de snelheid waarmee hybride computers data kunnen verwerken, wordt er onderzoek gedaan naar online dataverwerking.

In feite werd er een hybride computer geïnstalleerd in het Ohio University Center for Biomedical Engineering, waar hartkatheterisatiegegevens van verschillende ziekenhuizen naar de hybride computer worden verzonden via een infrarood optisch mechanisme.

Deze gegevens worden in realtime geanalyseerd en de resultaten zijn onmiddellijk beschikbaar voor de arts. Zo wordt de wachttijd tussen de katheterisatieprocedure en het genereren van resultaten aanzienlijk verkort.

HP Envy x2

Het is een ultradunne hybride personal computer die het voordeel biedt dat er twee apparaten in één zijn ingebouwd. Het is een laptop die ook als tablet gebruikt kan worden.

Het bevat een scherm dat kan worden verwijderd om een ​​tablet te worden, door het los te maken van het toetsenbord via een magnetische sluiting.

Referenties

1. Definities (2019). Definities voor hybride computer. Ontleend aan: definitions.net.
2. Wise Geek (2019). Wat is een hybride computer? Genomen van: wisegeek.com.
3. Centrum voor computergeschiedenis (2019). Wat is een hybride computer en waarom? Genomen uit: computinghistory.org.uk.
4. Sciencing (2019). Soorten hybride computers. Genomen uit: sciencing.com.
5. Asba Lee (2019). De voordelen van hybride computers. Ontleend aan: techwalla.com.
6. Computer Hope (2019). Hybride computer. Genomen uit: computerhope.com.