ГІБРИДНІ КОМП’ЮТЕРИ: ОСОБЛИВОСТІ, ТИПИ, ПЕРЕВАГИ, ПРИКЛАДИ - ТЕХНОЛОГІЯ - 2025

Ці гібридні комп'ютери комп'ютери , які мають характеристики аналогових і цифрових машин. Цифровий пристрій використовується для управління та вирішення логічно-арифметичних операцій, тоді як аналоговий пристрій використовується як розв'язувач для диференціальних рівнянь.

Як правило, наближене рішення складних рівнянь виходить за допомогою ітеративних чисельних методів, які потребують великої кількості ітерацій, залежно від того, наскільки хорошим є початкове «насіння» кінцевого значення та наскільки бажана точність.

Аналоговий гібридний комп'ютер Hitachi 505. Зображення через philreichert.org

Аналогове обладнання, як правило, дивовижно швидко, тому що воно може вирішити надзвичайно складні рівняння з тим, як швидко сигнал проходить по ланцюгу, що є поважною частиною швидкості світла.

Однак точність аналогових комп'ютерів не є хорошою, оскільки обмежується трьома або максимум чотирма цифрами точності.

З іншого боку, цифрове обладнання виготовляється таким чином, що рішення рівнянь доводяться до майже точної точності, хоча набагато повільніше порівняно з аналоговими комп'ютерами.

Таким чином, для багатьох операцій у режимі реального часу ці цифрові обчислення занадто повільні, щоб бути корисними, але точність аналогового комп'ютера також недостатня. Звідси важливість гібридних комп'ютерів.

характеристики

Поєднання аналогових та цифрових компонентів

Ці комп'ютери базуються на комп'ютерній системі, яка відповідає аналоговим пристроям з цифровими.

Зазвичай аналогові компоненти комп'ютера виконують складні математичні обчислення. Цифрові компоненти відповідають за арифметичні та логічні операції, а також використовуються для управління системою.

У випадку суперкомп'ютера це відповідає комбінації машин, здатних обробляти цифрові та аналогові сигнали. Гібридний комп'ютер забезпечує відповідний метод для виконання дуже складних моделювань.

Найкраще з аналогового та цифрового світу

Створюючи цей тип інтегрованого комп’ютера, переваги як аналогових, так і цифрових обчислень легко доступні.

Гібридний комп'ютер надзвичайно швидкий, коли йдеться про розв’язання рівнянь, навіть якщо розрахунки надзвичайно складні. Це так завдяки наявності важливих аналогових компонентів до конструкції обладнання.

Тому гібридний комп'ютер може вирішувати рівняння з тією ж здатністю, що і аналогова машина. Крім того, цифрові елементи служать для усунення одного з основних недоліків повністю аналогового пристрою.

У порівняльному відношенні діапазон точності в аналоговому комп'ютері обмежений, тоді як точність з цифровим комп'ютером набагато вище.

Інтегруючи елементи, що дозволяють цифровому комп'ютеру значно перевищувати три-чотири цифри точності, гібридні обчислення дозволяють обробляти рівняння набагато швидше, ніж лише за допомогою цифрового варіанту.

Іншими словами, гібридні обчислення пропонують як швидкість, так і точність, виключаючи необхідність використання користувачем просто цифрового або аналогового комп'ютера.

Технічне застосування

Гібридне обладнання по суті призначене для технічних застосувань, де обробляються не тільки дискретні дані, але і є постійними. Тобто вони дозволяють обробляти ці два типи даних.

І аналогові, і гібридні комп’ютери - це цільові комп'ютери, і їх застосування заздалегідь визначено на момент проектування.

Типи

2 в 1 ПК

Для ноутбука термін "гібридний комп'ютер" використовується для позначення ПК 2 в 1. Цей тип ПК складається з знімного екрана та клавіатури, поєднуючи таким чином функціональність ноутбука та планшета.

Ці гібридні комп'ютери мають потужність комп’ютера, а крім того, відключаючи клавіатуру, вони мають портативність планшета.

Наприклад, цей гібридний комп'ютер можна використовувати для виконання завдань з ним протягом дня, а потім, відокремлюючи екран, щоб насолоджуватися ним під час перегляду ліжка у Facebook та Instagram.

Великі гібридні електронні комп’ютери

Вони широко використовувалися з 1960-х до середини 1980-х рр. Вони мали кілька сотень операційних підсилювачів.

Вони вирішили надзвичайно складні та обширні набори математичних моделей диференціальних рівнянь.

Наприклад, космічний політ шести ступенів свободи, кінетика екзотермічних хімічних реакцій, системи управління харчовими заводами та імуносупресивна система людини.

Гібридні системи загального призначення

Це комп'ютери, які мають властивість використовувати різні програми або вміти вирішувати численні типи проблем.

Багато з цих типів гібридних комп’ютерів були свого часу системами спеціального призначення, будучи гібридними комп'ютерами за сумісництвом, де результат можна було отримати з певною швидкістю.

Гібридні виділені комп’ютери

Вони включають статичні програми, які неможливо налаштувати. Зазвичай вони вбудовані у фізичні системи, які зазвичай використовуються як симулятори підсистеми, контролери функцій або аналізатори виходу.

Наприклад, пневматичний комп'ютер використовує повітряні сильфони і насадки для створення точного множення, ділення або квадратних кореневих функцій вхідних сигналів, кодуючи дані як тиск повітря.

Переваги і недоліки

- Перевага

Швидкість

Ці комп'ютери мають величезну обчислювальну швидкість завдяки конфігурації, запропонованій аналоговою системою. Це досить корисно при пошуку чисельних результатів для диференціальних рівнянь, як у випадку льотного моделювання.

Для цих цілей використовувались аналогові системи, оскільки вони були швидшими, ніж цифрові комп’ютери, забезпечуючи рішення за менший час. Однак точність цих результатів була сумнівною.

Таким чином, гібридний комп'ютер забезпечує швидкі та точні результати, користуючись величезною корисністю при спробах вирішити складні рівняння в режимі реального часу, і важливо отримати результати миттєво.

Велика точність

Результати, отримані на гібридному обладнанні, виявляються набагато точнішими та вигіднішими, ніж результати попередніх машин. Це пов’язано з цифровим компонентом гібридного комп’ютера.

За допомогою гібридного комп’ютера значення "насінні" формуються швидко, хоча і не мають математичної точності, оскільки це значення досягається переднім кінцем аналогових обчислень.

Це значення надсилається на цифровий передній кінець, який за допомогою ітераційного процесу отримує точне числове насіння. Загальний час, необхідний для обчислення цього точного значення, значно менше, ніж використання аналогового або цифрового комп'ютера.

Інтернет-обробка даних

Значення гібридного комп’ютера легко помітити, коли є необхідність керувати рівняннями в режимі реального часу.

Подібно до того, як суворо аналоговий пристрій забезпечив би швидку віддачу, яка не є абсолютно точною, а цифровий пристрій забезпечив би більш точні відповіді, які потребували б більше часу, щоб обчислити, гібридний підхід дозволяє отримувати відповіді зараз, а не пізніше.

Ці відповіді також більш детальні та корисні, ніж швидкі відповіді, що надаються аналоговим обладнанням.

- Недолік

У більш сучасні часи цифрові сигнальні процесори замінили потребу в гібридних комп'ютерах.

Гібридна система

Важливо врахувати, що справжній гібридний комп'ютер - це не просто гібридна система. Гібридний комп'ютер побудований з необхідними компонентами, щоб пристрій міг працювати зі швидкістю та точністю.

Продукти, що продаються як гібридні системи, - це не що інше, як цифрове комп'ютерне обладнання, яке було доповнене аналого-цифровим перетворювачем для входу та цифро-аналоговим перетворювачем для керування виведенням.

Зазвичай така система вважається менш ефективною, ніж справжній гібридний комп'ютер.

Приклади

Газонасоси на СТО містять процесор, який перетворює вимірювання витрати палива у величини, що відповідають кількості та ціні.

У бізнесі ці комп'ютери можуть використовуватися в хімічній промисловості як системи управління процесами.

HRS-100

Прикладом автономного гібридного комп’ютера є HRS-100, який широко застосовувався протягом 1970-х.

Він був винайдений і розроблений для вивчення динамічних систем у реальному та прискореному масштабі часу. Також для ефективного вирішення широкого кола наукових завдань в інститутах СРСР.

Медична область

ЕКГ, ехокардіограма, ультразвукове дослідження та апарати Холтерського моніторингу - приклади гібридних комп'ютерів.

Багато діагнозів, що застосовуються в галузі медицини, підпадають під цю категорію.

Наприклад, у відділеннях інтенсивної терапії лікарень використовується аналоговий прилад для вимірювання артеріального тиску та температури пацієнта. Ці значення перетворюються та відображаються на цифровому дисплеї в цифровій формі.

Враховуючи швидкість, з якою гібридні комп'ютери можуть обробляти дані, проводяться дослідження онлайн-обробки даних.

Насправді гібридний комп'ютер був встановлений в Університетському центрі біомедичної інженерії в Огайо, де дані про катетеризацію серця передаються від різних лікарень до гібридного комп'ютера через інфрачервоний оптичний механізм.

Ці дані аналізуються в режимі реального часу, і результати одразу доступні лікареві. Таким чином, період очікування між процедурою катетеризації та генеруванням результатів значно скорочується.

HP Envy x2

Це ультратонкий гібридний персональний комп'ютер, який забезпечує перевагу наявності двох пристроїв, вбудованих в один. Це ноутбук, який також можна використовувати як планшет.

Він містить екран, який можна зняти, щоб стати планшетом, від'єднавши його від клавіатури через магнітне замикання.

Список літератури

1. Визначення (2019). Визначення для гібридного комп'ютера. Взято з: Definitions.net.
2. Мудрий Geek (2019). Що таке гібридний комп'ютер? Взято з: mudgeek.com.
3. Центр історії обчислювальної техніки (2019). Що таке гібридний комп'ютер і чому? Взято з: computinghistory.org.uk.
4. Наукові роботи (2019). Типи гібридних комп'ютерів. Взято з: sciaching.com.
5. Асба Лі (2019). Переваги гібридних комп'ютерів. Взято з: techwalla.com.
6. Комп'ютерна надія (2019). Гібридний комп’ютер. Взято з: computerhope.com.