KOMPUTERY HYBRYDOWE: CECHY, TYPY, ZALETY, PRZYKŁADY - TECHNOLOGIA - 2026

Te komputery hybrydowe są komputery, które mają cechy maszyn analogowych i cyfrowych. Urządzenie cyfrowe służy do sterowania i rozwiązywania operacji logiczno-arytmetycznych, podczas gdy urządzenie analogowe służy do rozwiązywania równań różniczkowych.

Ogólnie rzecz biorąc, przybliżone rozwiązanie złożonych równań uzyskuje się za pomocą iteracyjnych metod numerycznych, które wymagają dużej liczby iteracji, w zależności od tego, jak dobre jest początkowe „ziarno” wartości końcowej i jak duża dokładność jest wymagana.

Analogowy komputer hybrydowy Hitachi 505. Zdjęcie za pośrednictwem philreichert.org

Sprzęt analogowy jest zazwyczaj zadziwiająco szybki, ponieważ może rozwiązać niezwykle skomplikowane równania z szybkością przesyłania sygnału przez obwód, co stanowi znaczną część prędkości światła.

Jednak precyzja komputerów analogowych nie jest dobra, ponieważ jest ograniczona do trzech lub maksymalnie czterech cyfr precyzji.

Z drugiej strony sprzęt cyfrowy jest wytwarzany w taki sposób, że rozwiązanie równań jest doprowadzane z niemal dokładną precyzją, choć znacznie wolniej w porównaniu z komputerami analogowymi.

Tak więc w przypadku wielu operacji w czasie rzeczywistym te obliczenia cyfrowe są zbyt wolne, aby były przydatne, ale precyzja komputera analogowego również nie jest wystarczająca. Stąd znaczenie komputerów hybrydowych.

cechy

Połączenie komponentów analogowych i cyfrowych

Te komputery są oparte na systemie komputerowym, który dopasowuje urządzenia analogowe do cyfrowych.

Zwykle analogowe komponenty komputera obsługują złożone obliczenia matematyczne. Komponenty cyfrowe są odpowiedzialne zarówno za operacje arytmetyczne i logiczne, jak i służą do sterowania systemem.

W przypadku superkomputera odpowiada to kombinacji maszyn zdolnych do przetwarzania sygnałów cyfrowych i analogowych. Komputer hybrydowy zapewnia odpowiednią metodę wykonywania bardzo złożonych symulacji.

To, co najlepsze w świecie analogowym i cyfrowym

Dzięki stworzeniu tego typu zintegrowanego komputera, korzyści z przetwarzania analogowego i cyfrowego są łatwo dostępne.

Komputer hybrydowy jest niesamowicie szybki, jeśli chodzi o rozwiązywanie równań, nawet jeśli obliczenia są niezwykle złożone. Dzieje się tak dzięki obecności niezbędnych komponentów analogowych w konstrukcji sprzętu.

Dlatego komputer hybrydowy może rozwiązywać równania z taką samą zdolnością jak maszyna analogowa. Dodatkowo elementy cyfrowe pozwalają wykluczyć jedną z głównych wad w pełni analogowego urządzenia.

W ujęciu porównawczym zakres precyzji w komputerze analogowym jest ograniczony, podczas gdy precyzja w komputerze cyfrowym jest znacznie wyższa.

Dzięki integracji elementów, które pozwalają komputerowi cyfrowemu znacznie przekraczać trzy lub cztery cyfry precyzji, obliczenia hybrydowe umożliwiają obsługę równań znacznie szybciej niż w przypadku samej opcji cyfrowej.

Innymi słowy, obliczenia hybrydowe zapewniają zarówno szybkość, jak i dokładność, eliminując konieczność korzystania z komputera cyfrowego lub analogowego przez użytkownika.

Zastosowania techniczne

Sprzęt hybrydowy jest zasadniczo przeznaczony do zastosowań technicznych, w których przetwarzane są nie tylko dane dyskretne, ale także ciągłe. Oznacza to, że pozwalają na przetwarzanie tych dwóch typów danych.

Zarówno komputery analogowe, jak i hybrydowe są komputerami specjalnie zbudowanymi, a ich zastosowania są wstępnie zdefiniowane w czasie projektowania.

Rodzaje

2 w 1 PC

W przypadku laptopa termin „komputer hybrydowy” odnosi się do komputera typu 2 w 1. Ten typ komputera składa się z odłączanego ekranu i klawiatury, łącząc w ten sposób funkcjonalność laptopa i tabletu.

Te komputery hybrydowe mają moc komputera, a dodatkowo po odłączeniu klawiatury mają przenośność tabletu.

Na przykład ten hybrydowy komputer może być używany do wykonywania z nim zadań w ciągu dnia, a następnie oddzielając ekran, aby cieszyć się nim podczas przeglądania łóżka na Facebooku i Instagramie.

Duże hybrydowe komputery elektroniczne

Były szeroko stosowane od lat 60. do połowy 80. Posiadały kilkaset wzmacniaczy operacyjnych.

Rozwiązali niezwykle złożone i obszerne zestawy modeli matematycznych równań różniczkowych.

Na przykład loty kosmiczne o sześciu stopniach swobody, kinetyka egzotermicznych reakcji chemicznych, systemy sterowania dla zakładów przetwórstwa żywności i ludzki układ immunosupresyjny.

Systemy hybrydowe ogólnego przeznaczenia

Są to komputery, które charakteryzują się możliwością korzystania z różnych aplikacji lub rozwiązywania wielu rodzajów problemów.

Wiele z tego typu komputerów hybrydowych było kiedyś systemami specjalnego przeznaczenia, będącymi komputerami hybrydowymi pracującymi w niepełnym wymiarze godzin, w których wynik można było uzyskać z określoną prędkością.

Dedykowane komputery hybrydowe

Obejmują programy statyczne, których nie można dostosować. Są one zwykle osadzone w systemach fizycznych, które są powszechnie używane jako symulatory podsystemów, kontrolery funkcji lub analizatory wyjściowe.

Na przykład komputer pneumatyczny wykorzystuje miechy powietrzne i dysze do generowania precyzyjnych funkcji mnożenia, dzielenia lub pierwiastka kwadratowego sygnałów wejściowych, kodując dane jako ciśnienie powietrza.

Zalety i wady

- Zaleta

Prędkość

Komputery te mają ogromną prędkość obliczeniową dzięki konfiguracji oferowanej przez system analogowy. Jest to przydatne przy szukaniu wyników numerycznych dla równań różniczkowych, jak w przypadku symulacji lotu.

Do tych celów wykorzystano systemy analogowe, ponieważ były one szybsze niż komputery cyfrowe, dostarczając rozwiązania w krótszym czasie. Jednak dokładność tych wyników była wątpliwa.

Tak więc komputer hybrydowy zapewnia szybkie i dokładne wyniki, będąc niezwykle użytecznym przy rozwiązywaniu złożonych równań w czasie rzeczywistym i niezwykle ważne jest natychmiastowe uzyskiwanie wyników.

Wielka precyzja

Wyniki uzyskane na sprzęcie hybrydowym okazują się dużo dokładniejsze i bardziej opłacalne niż w przypadku poprzednich maszyn. Wynika to z cyfrowego komponentu komputera hybrydowego.

W przypadku komputera hybrydowego wartości „ziarna” są generowane szybko, chociaż nie są one matematycznie precyzyjne, ponieważ wartość ta jest osiągana w przypadku obliczeń analogowych.

Ta wartość jest wysyłana do cyfrowego interfejsu użytkownika, który poprzez iteracyjny proces uzyskuje precyzyjne numeryczne ziarno. Całkowity czas potrzebny do obliczenia tej dokładnej wartości jest znacznie krótszy niż przy użyciu komputera analogowego lub wyłącznie cyfrowego.

Przetwarzanie danych online

Wartość komputera hybrydowego jest łatwo zauważalna, gdy istnieje potrzeba zarządzania równaniami w czasie rzeczywistym.

Tak jak urządzenie ściśle analogowe zapewniłoby szybkie zwroty, które nie są całkowicie dokładne, a urządzenie cyfrowe zapewniłoby dokładniejsze odpowiedzi, których obliczenia zajęłyby więcej czasu, podejście hybrydowe pozwala uzyskać odpowiedzi teraz, a nie później.

Te odpowiedzi są również bardziej szczegółowe i przydatne niż szybkie odpowiedzi udzielane przez sprzęt analogowy.

- Wada

W dzisiejszych czasach cyfrowe procesory sygnałowe zastąpiły potrzebę komputerów hybrydowych.

System hybrydowy

Należy wziąć pod uwagę, że prawdziwy komputer hybrydowy nie jest po prostu systemem hybrydowym. Komputer hybrydowy jest zbudowany z niezbędnych komponentów, aby umożliwić urządzeniu szybkie i precyzyjne działanie.

Produkty sprzedawane jako systemy hybrydowe to nic innego jak cyfrowy sprzęt komputerowy, który został uzupełniony o przetwornik analogowo-cyfrowy na wejściu oraz przetwornik cyfrowo-analogowy do zarządzania wyjściem.

Taki system jest zwykle uważany za mniej wydajny niż prawdziwy komputer hybrydowy.

Przykłady

Stacje paliw na stacji paliw zawierają procesor, który przetwarza pomiar przepływu paliwa na wartości odpowiadające ilości i cenie.

W biznesie komputery te mogą być wykorzystywane w przemyśle chemicznym jako systemy sterowania procesami.

HRS-100

Przykładem samodzielnego komputera hybrydowego jest HRS-100, który był szeroko stosowany w latach 70.

Został wymyślony i opracowany do badania systemów dynamicznych w rzeczywistej i przyspieszonej skali czasu. Również za sprawne rozwiązywanie szerokiego zakresu zadań naukowych w instytutach ZSRR.

Obszar medyczny

EKG, echokardiogram, ultradźwięki i urządzenia do monitorowania Holtera to przykłady komputerów hybrydowych.

Wiele diagnoz stosowanych w medycynie należy do tej kategorii.

Na przykład w szpitalnych oddziałach intensywnej terapii stosuje się analogowe urządzenie, które mierzy ciśnienie krwi i temperaturę pacjenta. Wartości te są konwertowane i wyświetlane na wyświetlaczu cyfrowym w postaci numerycznej.

Biorąc pod uwagę szybkość, z jaką komputery hybrydowe mogą przetwarzać dane, prowadzi się badania nad przetwarzaniem danych online.

W rzeczywistości komputer hybrydowy został zainstalowany w Ohio University Center for Biomedical Engineering, gdzie dane dotyczące cewnikowania serca są przesyłane z różnych szpitali do komputera hybrydowego za pośrednictwem mechanizmu optycznego na podczerwień.

Dane te są analizowane w czasie rzeczywistym, a wyniki są natychmiast dostępne dla lekarza. W ten sposób okres oczekiwania między zabiegiem cewnikowania a uzyskaniem wyników jest znacznie skrócony.

HP Envy x2

Jest to ultracienki hybrydowy komputer osobisty, który umożliwia wbudowanie dwóch urządzeń w jedno. To laptop, który może służyć również jako tablet.

Zawiera ekran, który można zdjąć, aby stać się tabletem, odłączając go od klawiatury za pomocą magnetycznego zamknięcia.

Bibliografia

1. Definicje (2019). Definicje dla komputera hybrydowego. Zaczerpnięte z: definitions.net.
2. Wise Geek (2019). Co to jest komputer hybrydowy? Zaczerpnięte z: wisegeek.com.
3. Centrum Historii Informatyki (2019). Co to jest komputer hybrydowy i dlaczego? Zaczerpnięte z: computinghistory.org.uk.
4. Nauka (2019). Rodzaje komputerów hybrydowych. Zaczerpnięte z: sciencing.com.
5. Asba Lee (2019). Zalety komputerów hybrydowych. Zaczerpnięte z: techwalla.com.
6. Nadzieja na komputer (2019). Komputer hybrydowy. Zaczerpnięte z: computerhope.com.