HIBRIDNI RAČUNALNIKI: LASTNOSTI, VRSTE, PREDNOSTI, PRIMERI - TEHNOLOGIJA - 2025

V hibridni računalniki so računalniki, ki imajo lastnosti analognih in digitalnih naprav. Digitalna naprava se uporablja za nadzor in reševanje logično-aritmetičnih operacij, analogna naprava pa kot reševalnik diferencialnih enačb.

Na splošno dobimo približno rešitev kompleksnih enačb z iterativnimi numeričnimi metodami, ki zahtevajo veliko število iteracij, odvisno od tega, kako dobro je začetno "seme" končne vrednosti in koliko natančnosti je želeno.

Hitachi 505 analogni hibridni računalnik.Slika preko philreichert.org

Analogna oprema je običajno presenetljivo hitra, saj lahko reši izjemno zapletene enačbe s tem, kako hitro signal potuje skozi vezje, kar je ugleden del hitrosti svetlobe.

Vendar natančnost analognih računalnikov ni dobra, saj je omejena na tri ali največ štiri številke natančnosti.

Po drugi strani je digitalna oprema izdelana tako, da se rešitev enačb pripelje do skoraj natančne natančnosti, čeprav precej počasneje v primerjavi z analognimi računalniki.

Tako so pri mnogih operacijah v realnem času ti digitalni izračuni prepočasni, da bi bili uporabni, vendar tudi natančnost analognega računalnika ne zadostuje. Od tod tudi pomen hibridnih računalnikov.

značilnosti

Kombinacija analognih in digitalnih komponent

Ti računalniki temeljijo na računalniškem sistemu, ki analogne naprave ujema z digitalnimi.

Običajno analogne komponente računalnika izvajajo zapletene matematične izračune. Digitalne komponente so odgovorne tako za aritmetične kot logične operacije, kot tudi za nadzor sistema.

V primeru superračunalnika ustreza kombinaciji strojev, ki so sposobni obdelati digitalne in analogne signale. Hibridni računalnik zagotavlja primerno metodo za izvajanje zelo zapletenih simulacij.

Najboljši iz analognega in digitalnega sveta

Z ustvarjanjem te vrste integriranega računalnika so prednosti tako analognega kot digitalnega računalništva na voljo.

Hibridni računalnik je neverjetno hiter, ko gre za reševanje enačb, četudi so izračuni neizmerno zapleteni. To je tako zahvaljujoč prisotnosti bistvenih analognih komponent zasnove opreme.

Zato lahko hibridni računalnik reši enačbe z isto zmožnostjo kot analogni stroj. Poleg tega digitalni elementi služijo za odpravo ene od glavnih pomanjkljivosti popolnoma analogne naprave.

V primerjalnem smislu je obseg natančnosti v analognem računalniku omejen, natančnost pri digitalnem računalniku pa veliko višja.

Z integracijo elementov, ki omogočajo, da digitalni računalnik daleč presega tri ali štiri številke natančnosti, hibridno računalništvo omogoča ravnanje z enačbami veliko hitreje kot samo z digitalno možnostjo.

Z drugimi besedami, hibridno računalništvo ponuja tako hitrost kot natančnost, kar odpravlja potrebo po tem, da se uporabnik zadovolji zgolj z digitalnim ali analognim računalnikom.

Tehnična uporaba

Hibridna oprema je v bistvu namenjena tehničnim aplikacijam, kjer se obdelujejo ne samo diskretni podatki, temveč tudi nepretrgano. Se pravi, omogočajo obdelavo teh dveh vrst podatkov.

Tako analogni kot hibridni računalniki so namensko vgrajeni računalniki, njihove aplikacije pa so v času načrtovanja vnaprej določene.

Vrste

2 v 1 PC

Za prenosni računalnik se izraz "hibridni računalnik" uporablja za osebni računalnik 2 v 1. Ta vrsta računalnika je sestavljena iz odstranljivega zaslona in tipkovnice in tako združuje funkcionalnost prenosnika in tabličnega računalnika.

Ti hibridni računalniki imajo moč računalnika in poleg tega, da odklopijo tipkovnico, imajo prenosnost tabličnega računalnika.

Ta hibridni računalnik bi lahko na primer uporabljali za opravljanje nalog z njim čez dan in nato z ločevanjem zaslona, ​​da bi uživali v brskanju po postelji na Facebooku in Instagramu.

Veliki hibridni elektronski računalniki

Veliko so jih uporabljali od šestdesetih do sredine osemdesetih let prejšnjega stoletja, imeli so več sto operativnih ojačevalnikov.

Rešili so izjemno zapletene in obsežne sklope matematičnih modelov diferencialnih enačb.

Na primer vesoljski polet s šestimi stopnjami svobode, kinetika eksotermičnih kemičnih reakcij, krmilni sistemi za obrate za predelavo hrane in človeški imunosupresivni sistem.

Hibridni sistemi za splošno rabo

Gre za računalnike, ki imajo značilnost, da lahko uporabljajo različne aplikacije ali da lahko rešijo številne vrste težav.

Številni ti hibridni računalniki so bili nekoč sistemi za posebne namene, saj so bili hibridni računalniki s krajšim delovnim časom, kjer je bilo mogoče doseči rezultat z določeno hitrostjo.

Hibridni namenski računalniki

Vključujejo statične programe, ki jih ni mogoče prilagoditi. Običajno so vgrajeni v fizične sisteme, ki se običajno uporabljajo kot simulatorji podsistema, krmilniki funkcij ali izhodni analizatorji.

Na primer, pnevmatski računalnik uporablja zračne mehke in šobe, da ustvari natančno množenje, delitev ali kvadratne korenske funkcije vhodnih signalov in kodira podatke kot zračne tlake.

Prednosti in slabosti

- Prednost

Hitrost

Ti računalniki imajo ogromno računalniško hitrost zahvaljujoč konfiguraciji, ki jo ponuja analogni sistem. To je precej koristno pri iskanju numeričnih rezultatov za diferencialne enačbe, kot v primeru simulacije letenja.

V te namene so bili uporabljeni analogni sistemi, ker so bili hitrejši od digitalnih računalnikov, ki so nudili rešitve v krajšem času. Vendar je bila natančnost teh rezultatov vprašljiva.

Tako hibridni računalnik omogoča hitre in natančne rezultate, saj je v veliki meri uporaben pri reševanju zapletenih enačb v realnem času in je nujno, da rezultate dobite takoj.

Velika natančnost

Rezultati, dobljeni s hibridno opremo, se izkažejo za veliko bolj natančne in bolj donosne od rezultatov prejšnjih strojev. To je posledica digitalne komponente hibridnega računalnika.

Pri hibridnem računalniku se "semenske" vrednosti ustvarijo hitro, čeprav brez matematične natančnosti, saj je ta vrednost dosežena s sprednjim delom analognega računalništva.

Ta vrednost se pošlje na digitalni sprednji del, ki skozi iterativni postopek pridobi natančno numerično seme. Skupni čas, potreben za izračun te natančne vrednosti, je veliko manj kot uporaba analognega ali digitalnega računalnika.

Spletna obdelava podatkov

Vrednost hibridnega računalnika je zlahka razvidna, ko je treba v realnem času upravljati enačbe.

Tako kot bi strogo analogna naprava zagotavljala hitro donosnost, ki ni povsem natančna, digitalna naprava pa bi zagotovila natančnejše odzive, ki bi trajali dlje časa za izračun, hibridni pristop omogoča, da prejmete odgovore, ne pa pozneje.

Ti odgovori so tudi bolj podrobni in uporabni od hitrih odgovorov analogne opreme.

- Slabost

V sodobnejših časih so digitalni signalni procesorji nadomestili potrebo po hibridnih računalnikih.

Hibridni sistem

Pomembno je upoštevati, da pravi hibridni računalnik ni zgolj hibridni sistem. Hibridni računalnik je vgrajen s potrebnimi komponentami, da lahko naprava deluje hitro in natančno.

Izdelki, ki se tržijo kot hibridni sistemi, niso nič drugega kot digitalna računalniška oprema, ki je bila za vhod dopolnjena z analogno-digitalnim pretvornikom in digitalno-analognim pretvornikom.

Takšen sistem običajno velja za manj učinkovitega kot pravi hibridni računalnik.

Primeri

Plinske črpalke na bencinskem servisu vsebujejo procesor, ki pretvori merjenje pretoka goriva v vrednosti, ki ustrezajo količini in ceni.

V poslu lahko te računalnike v kemični industriji uporabljajo kot sisteme za nadzor procesov.

HRS-100

Primer samostojnega hibridnega računalnika je HRS-100, ki so ga v sedemdesetih letih močno uporabljali.

Izumili so ga in razvili za preučevanje dinamičnih sistemov na realnem in pospešenem časovnem merilu. Tudi za učinkovito reševanje najrazličnejših znanstvenih nalog v inštitutih ZSSR.

Medicinsko področje

EKG, ehokardiogram, ultrazvok in Holter nadzorni stroji so primeri hibridnih računalnikov.

Številne diagnoze, ki se uporabljajo na medicinskem področju, sodijo v to kategorijo.

Na primer, v bolnišnicah za intenzivno nego se uporablja analogna naprava, ki meri bolnikov krvni tlak in temperaturo. Te vrednosti se pretvorijo in prikažejo na digitalnem zaslonu v numerični obliki.

Glede na hitrost hibridnih računalnikov lahko obdelujejo podatke, potekajo raziskave na področju spletne obdelave podatkov.

V bistvu je bil nameščen hibridni računalnik v Univerzitetnem centru za biomedicinsko inženirstvo v Ohio, kjer se podatki o kateterizaciji srca preko infrardečega optičnega mehanizma iz različnih bolnišnic prenašajo v hibridni računalnik.

Ti podatki se analizirajo v realnem času in rezultati so takoj na voljo zdravniku. Tako se čakalna doba med postopkom kateterizacije in ustvarjanjem rezultatov znatno skrajša.

HP Envy x2

Gre za ultra tanki hibridni osebni računalnik, ki zagotavlja, da sta dve napravi vgrajeni v eno. Gre za prenosnik, ki se lahko uporablja tudi kot tablični računalnik.

Vsebuje zaslon, ki ga lahko odstranite, da postane tablični računalnik, tako da ga odklenite s tipkovnice preko magnetnega zapiranja.

Reference

1. Opredelitve (2019). Definicije za hibridni računalnik. Izvedeno iz: definitions.net.
2. Modri ​​Geek (2019). Kaj je hibridni računalnik? Vzeto iz: mudgeek.com.
3. Center za zgodovino računalništva (2019). Kaj je hibridni računalnik in zakaj? Izvedeno iz: computinghistory.org.uk.
4. Sciaching (2019). Vrste hibridnih računalnikov. Vzeto iz: sciaching.com.
5. Asba Lee (2019). Prednosti hibridnih računalnikov. Vzeto iz: techwalla.com.
6. Računalniško upanje (2019). Hibridni računalnik. Vzeto iz: computerhope.com.