Ein analoger Computer ist eine Form des Computers, der die unaufhörlich veränderlichen Aspekte von physischen Phänomenen wie elektrische, mechanische oder hydraulische Mengen verwendet, um das Problem zu modellieren, das wird löst. Im Gegensatz vertreten Digitalcomputer unterschiedliche Mengen zusätzlich, als sich ihre numerischen Werte ändern.

Mechanische analoge Computer waren in der Pistole-Feuerkontrolle im Zweiten Weltkrieg, Dem koreanischen Krieg und gut vorbei am Krieg von Vietnam sehr wichtig; sie wurden in bedeutenden Anzahlen gemacht. Die Entwicklung von Transistoren hat elektronische analoge Computer praktisch gemacht, und bis sich Digitalcomputer genug entwickelt hatten, haben sie fortgesetzt, in der Wissenschaft und Industrie allgemein verwendet zu werden.

Analoge Computer können eine sehr breite Reihe der Kompliziertheit haben. Rechenschieber und nomographs sind am einfachsten, während Marinegeschützfeuer-Kontrollcomputer und große hybride digitale/analoge Computer unter dem am meisten komplizierten waren.

Einstellung

Die Aufstellung eines analogen Computers hat verlangt, dass Einteilungsfaktoren zusammen mit anfänglichen Bedingungen gewählt wurden — d. h. Werte anfangend. Eine andere Hauptsache schuf das erforderliche Netz von Verbindungen zwischen Rechenelementen. Manchmal war es notwendig, die Struktur des Problems nochmals zu überdenken, so dass der Computer hinreichend fungieren würde. Keinen Variablen konnte erlaubt werden, die Grenzen des Computers zu überschreiten, und Unterscheidung, sollte normalerweise durch das Umordnen des "Netzes" von Verbindungen, das Verwenden von Integratoren in einem verschiedenen Sinn vermieden werden.

Das Laufen eines elektronischen analogen Computers, das Annehmen einer befriedigenden Einstellung, haben mit dem Computer angefangen, der mit einigen an ihren Anfangswerten befestigten Variablen gehalten ist. Das Bewegen eines Schalters hat das Halten veröffentlicht und hat dem Problem erlaubt zu laufen. In einigen Beispielen hat der Computer nach einem bestimmten Laufzeit-Zwischenraum gekonnt, wiederholt zum Staat der anfänglichen Bedingungen zurückkehren, um das Problem neu zu fassen, und es wieder zu führen.

Zeitachse von analogen Computern

Vorgänger

Das ist eine Liste von Beispielen von frühen Berechnungsgeräten, die, wie man betrachtet, Vorgänger der modernen Computer sind. Einige von ihnen können sogar als 'Computer' durch die Presse synchronisiert worden sein, obwohl sie scheitern können, die modernen Definitionen zu passen.

Wie man

• glaubt, ist der Antikythera Mechanismus der frühste bekannte mechanische analoge "Computer" durch Derek J. de Solla Price. Es wurde entworfen, um astronomische Positionen zu berechnen. Es wurde 1901 im Wrack von Antikythera von der griechischen Insel Antikythera, zwischen Kythera und Kreta entdeckt, und ist zu um 100 v. Chr. datiert worden Geräte eines Niveaus der mit diesem des Mechanismus von Antikythera vergleichbaren Kompliziertheit würden bis eintausend Jahre später nicht wieder erscheinen.
• Das Astrolabium wurde in der hellenistischen Welt entweder in den 1. oder in 2. Jahrhunderten v. Chr. erfunden und wird häufig Hipparchus zugeschrieben. Eine Kombination der Himmelskarte und dioptra, das Astrolabium war effektiv ein analoger Computer, der dazu fähig ist, mehrere verschiedene Arten von Problemen in der kugelförmigen Astronomie auszuarbeiten. Ein Astrolabium, das einen mechanischen Kalender-Computer und Zahnräder vereinigt, wurde von Abi Bakr von Isfahan 1235 erfunden.
• Abū Rayhān al-Bīrūnī hat das erste mechanische eingestellte lunisolar Kalender-Astrolabium, eine frühe fest angeschlossene Kenntnisse-Arbeitsmaschine mit einem Zahnrad-Zug und Zahnrädern, um 1000 n.Chr. erfunden.
• Die Himmelskarte war ein Sternkarte-Astrolabium, das durch Abū Rayhān al-Bīrūnī am Anfang des 11. Jahrhunderts erfunden ist.
• Der Sektor, ein Recheninstrument, das verwendet ist, um Probleme in Verhältnis, Trigonometrie, Multiplikation und Abteilung, und für verschiedene Funktionen, wie Quadrate und Würfel-Wurzeln zu beheben, wurde gegen Ende des 16. Jahrhunderts und der gefundenen Anwendung in der Artilleriewissenschaft entwickelt, überblickend und Navigation.
• Der Rechenschieber wurde ungefähr 1620-1630 kurz nach der Veröffentlichung des Konzepts des Logarithmus erfunden. Es ist ein handbetriebener analoger Computer, um Multiplikation und Abteilung zu tun. Weil Rechenschieber-Entwicklung, hinzugefügte Skalen zur Verfügung gestellte Gegenstücke, Quadrate und Quadratwurzeln, Würfel und Würfel-Wurzeln, sowie transzendente Funktionen wie Logarithmen und exponentials, kreisförmige und hyperbolische Trigonometrie und andere Funktionen fortgeschritten ist.
• Die Gezeiten voraussagende von Herrn William Thomson konzipierte Maschine war vom großen Dienstprogramm zur Navigation in seichtem Wasser.
• Der Differenzialanalysator, ein mechanischer analoger Computer hat vorgehabt, Differenzialgleichungen durch die Integration mit Mechanismen des Rades-Und-Scheibe zu lösen, die Integration durchzuführen. Erfunden 1876 von James Thomson wurden sie zuerst in den 1920er Jahren und 1930er Jahren gebaut. Erweiterungen und Erhöhungen waren die Basis von einigen Teilen von mechanischen analogen Pistole-Feuerkontrollcomputern.
• Vor 1912 hatte Arthur Pollen einen elektrisch gesteuerten mechanischen analogen Computer für Feuerregelsysteme entwickelt, die auf dem Differenzialanalysator gestützt sind. Es wurde durch die russische Reichsmarine im Ersten Weltkrieg verwendet.
• 1929 wurde das erste AC vergängliche Netz Analysator von General Electric an MIT gebaut. Es wurde verwendet, um Probleme in der elektrischen Energieübertragung zu beheben, die zu groß waren, um mit numerischen Methoden zurzeit zu lösen.

Modernes Zeitalter

• Zeitalter-Pistole-Direktoren des Zweiten Weltkriegs, Pistole-Datencomputer und Bombe-Sehenswürdigkeiten haben mechanische analoge Computer verwendet.
• Der FERMIAC war ein analoger Computer, der vom Physiker Enrico Fermi 1947 erfunden ist, um in seinen Studien des Neutrontransports zu helfen.
• Projektzyklon war ein analoger Computer, der von Reeves 1950 für die Analyse und das Design von dynamischen Systemen entwickelt ist.
• Projekttaifun war ein analoger Computer, der durch RCA 1952 entwickelt ist. Es hat aus mehr als 4000 Elektrontuben bestanden und hat 100 Zifferblätter und 6000 Einfügefunktionsstecker zum Programm verwendet.
• Der MONIAC Computer war ein hydraulisches Modell einer nationalen 1949 zuerst entschleierten Wirtschaft.
• Computer Engineering Associates wurde aus Caltech 1950 gesponnen, um kommerzielle Dienstleistungen mit der "Direkten Analogie Elektrischer Analoger Computer" ("die größte und eindrucksvollste Mehrzweckmöglichkeit von Analysator für die Lösung von Feldproblemen") entwickelt dort von Gilbert D. McCann, Charles H. Wilts und Bart Locanthi zur Verfügung zu stellen.
• Heathkit die EG 1, ein analoger Bildungscomputer von 199 $ wurde von Heath Company, die USA c gemacht. 1960. Es wurde mit Fleck-Schnuren programmiert, die neun betriebliche Verstärker und andere Bestandteile verbunden

haben

• General Electric hat auch einen analogen "Bildungs"-Computerbastelsatz eines einfachen Designs am Anfang der 1960er Jahre auf den Markt gebracht, die aus einem zwei Transistor-Tongenerator bestehen, und drei potentiometers haben solch telegrafiert, dass die Frequenz des Oszillators nulled war, als die Potentiometer-Zifferblätter mit der Hand eingestellt wurden, um eine Gleichung zu befriedigen. Der Verhältniswiderstand des potentiometer war dann zur Formel der Gleichung gleichwertig, die wird löst. Multiplikation oder Abteilung konnten durchgeführt werden, abhängig von dem Zifferblätter als Eingänge betrachtet wurden, und der die Produktion war. Genauigkeit und Entschlossenheit wurden beschränkt, und ein einfacher Rechenschieber war jedoch genauer, die Einheit hat wirklich das Kernprinzip demonstriert.

Elektronische analoge Computer

Die Ähnlichkeit zwischen geradlinigen mechanischen Bestandteilen, wie Frühlinge und dashpots (klebrig-flüssige Dämpfer), und elektrischen Bestandteilen, wie Kondensatoren, Induktoren und Widerstände schlägt in Bezug auf die Mathematik. Sie können mit Gleichungen modelliert werden, die im Wesentlichen derselben Form sind.

Jedoch ist der Unterschied zwischen diesen Systemen, was Analogon macht, das nützlich rechnet. Wenn man denkt, dass ein einfaches Massenfrühlingssystem, das physische System bauend, das Bilden oder Ändern der Frühlinge und Massen verlangen würde. Dem würde durch die Befestigung von ihnen einander und einem passenden Anker, das Sammeln der Testausrüstung mit der passenden Eingangsreihe, und schließlich, die Einnahme von Maßen gefolgt. In mehr komplizierten Fällen, wie Suspendierungen für Rennautos, experimenteller Aufbau, Modifizierung und Prüfung ist nicht so einfach noch billig.

Die elektrische Entsprechung kann mit einigen betrieblichen Verstärkern (Ampere von Op) und einige passive geradlinige Bestandteile gebaut werden; alle Maße können direkt mit einem Oszilloskop genommen werden. Im Stromkreis kann die (vorgetäuschte) 'Steifkeit des Frühlings', zum Beispiel, durch die Anpassung eines potentiometer geändert werden. Das elektrische System ist eine Analogie zum physischen System, folglich der Name, aber es ist weniger teuer, allgemein sicherer, und normalerweise viel leichter zu bauen, zu modifizieren.

Ebenso kann ein elektronischer Stromkreis normalerweise an höheren Frequenzen funktionieren als das System, das wird vortäuscht. Das erlaubt der Simulation, schneller zu laufen, als Echtzeit (der, in einigen Beispielen, Stunden, Wochen, oder länger sein konnte). Erfahrene Benutzer von elektronischen analogen Computern haben gesagt, dass sie eine verhältnismäßig vertraute Kontrolle und das Verstehen des Problems hinsichtlich Digitalsimulationen angeboten haben.

Der Nachteil der mechanisch-elektrischen Analogie besteht darin, dass Elektronik durch die Reihe beschränkt wird, über die sich die Variablen ändern können. Das wird dynamische Reihe genannt. Sie werden auch durch Geräuschniveaus beschränkt. Digitalberechnungen des Schwimmpunkts haben verhältnismäßig riesige dynamische Reihe (gute moderne tragbare wissenschaftliche/Technik Rechenmaschinen haben Hochzahlen 500).

Diese elektrischen Stromkreise können auch ein großes Angebot an Simulationen leicht durchführen. Zum Beispiel kann Stromspannung Wasserdruck vortäuschen, und elektrischer Strom kann Rate des Flusses in Bezug auf Kubikmeter pro Sekunde vortäuschen (tatsächlich, in Anbetracht der richtigen Einteilungsfaktoren, alles, was erforderlich ist, würde ein stabiler Widerstand, in diesem Fall sein). Gegebener Durchfluss und angesammeltes Volumen von Flüssigkeit, ein einfacher Integrator stellt den Letzteren zur Verfügung; beide Variablen sind Stromspannungen. In der Praxis wurde Strom in elektronischen analogen Computern selten verwendet, weil Stromspannung viel leichter ist, damit zu arbeiten.

Analoge Computer sind zum Darstellen von durch Differenzialgleichungen beschriebenen Situationen besonders gut passend. Gelegentlich wurden sie verwendet, als sich eine Differenzialgleichung sehr schwierig erwiesen hat, durch traditionelle Mittel zu lösen.

Ein elektronisches Digitalsystem verwendet zwei Spannungspegel, um Binärzahlen zu vertreten. In vielen Fällen sind die Binärzahlen einfach Codes, die, zum Beispiel, zur Helligkeit von primären Farben oder Buchstaben vom Alphabet (oder andere Symbole) entsprechen. Die Manipulation dieser Binärzahlen besteht darin, wie Digitalcomputer arbeiten. Der elektronische analoge Computer manipuliert jedoch elektrische Stromspannungen, die zu den Umfängen von Mengen im Problem proportional sind, das wird löst.

Die Genauigkeit eines analogen Computers wird durch seine Rechenelemente sowie Qualität der inneren Macht und elektrischen Verbindungen beschränkt. Die Präzision der analogen Computerausgabe wurde hauptsächlich durch die Präzision der Ausgabe-Ausrüstung verwendet, allgemein drei oder vier bedeutende Zahlen beschränkt. Die Präzision eines Digitalcomputers wird durch die Wortgröße beschränkt; Arithmetik der willkürlichen Präzision, während relativ langsam, stellt jeden praktischen Grad der Präzision zur Verfügung, die erforderlich sein könnte.

Hybride Analogdigitalcomputer

Es gibt ein Zwischengerät, einen 'hybriden' Computer, in dem eine analoge Produktion in Ziffern umgewandelt wird. Die Information kann dann in einen Standarddigitalcomputer für die weitere Berechnung gesandt werden. Wegen ihrer Bequemlichkeit des Gebrauches und wegen technologischer Durchbrüche in Digitalcomputern am Anfang der 70er Jahre ersetzten die Analogdigitalhybriden die Analogon-Only-Systeme.

Hybride Computer werden verwendet, um einen sehr genauen, aber nicht sehr mathematisch genauen 'Samen'-Wert mit einem analogen Computervorderende zu erhalten, welcher Wert dann in einen Digitalcomputer mit einem wiederholenden Prozess gefüttert wird, um den gewünschten Endgrad der Präzision zu erreichen. Mit einer drei oder vier Ziffer-Präzision, hoch genauem numerischem Samen, wird die Gesamtberechnungszeit, die notwendig ist, um die gewünschte Präzision zu erreichen, drastisch reduziert, seit vielen sind weniger Digitalwiederholungen erforderlich (und der analoge Computer erreicht sein Ergebnis fast sofort). Oder, zum Beispiel, könnte der analoge Computer verwendet werden, um ein nichtanalytisches Differenzialgleichungsproblem für den Gebrauch in einer Bühne einer gesamten Berechnung zu beheben (wo Präzision nicht sehr wichtig ist). Jedenfalls ist der hybride Computer gewöhnlich wesentlich schneller als ein Digitalcomputer, aber kann eine viel genauere Berechnung liefern als ein analoger Computer. Es ist für Echtzeitanwendungen nützlich, die solch eine Kombination verlangen (z.B. ein hoher Frequenzradar der aufeinander abgestimmten Reihe oder eine Wettersystemberechnung).

Mechanismen

Elektronische analoge Computer haben normalerweise Frontplatten mit zahlreichen Wagenhebern (Steckdosen des einzelnen Kontakts), dass Erlaubnis-Fleck-Schnuren (flexible Leitungen mit Steckern an beiden Enden), um die Verbindungen zu schaffen, die die Problem-Einstellung definieren. Außerdem gibt es Präzision hochauflösender potentiometers (variable Widerstände), um sich (und, wenn erforderlich, niederzulassen, sich ändernd), Einteilungsfaktoren. Außerdem wird es wahrscheinlich einen Nullzentrum-Analogmeter des Zeigestock-Typs für das Stromspannungsmaß der bescheidenen Genauigkeit geben. Stabile, genaue Stromspannungsquellen stellen bekannte Umfänge zur Verfügung.

Typische elektronische analoge Computer enthalten überall von einigen bis hundert oder mehr betriebliche Verstärker ("op Ampere"), genannt, weil sie mathematische Operationen durchführen. Ampere von Op sind ein besonderer Typ des Feed-Back-Verstärkers mit dem sehr hohen Gewinn und stabilen Eingang (niedriger und stabiler Ausgleich). Sie werden immer mit Präzisionsfeed-Back-Bestandteilen verwendet, die, in der Operation, fast die Ströme annullieren, die von Eingangsbestandteilen ankommen. Die Mehrheit von op Ampere in einer vertretenden Einstellung summiert Verstärker, die hinzufügen und analoge Stromspannungen abziehen, das Ergebnis an ihren Produktionswagenhebern zur Verfügung stellend. Ebenso, op Ampere mit dem Kondensatorfeed-Back werden gewöhnlich in eine Einstellung eingeschlossen; sie integrieren die Summe ihrer Eingänge in Bezug auf die Zeit.

Die Integrierung in Bezug auf eine andere Variable ist die fast exklusive Provinz von mechanischen analogen Integratoren; es wird fast in elektronischen analogen Computern nie getan. Jedoch vorausgesetzt, dass sich eine Problem-Lösung mit der Zeit nicht ändert, kann Zeit als eine der Variablen dienen.

Andere Rechenelemente schließen analoge Vermehrer, nichtlineare Funktionsgeneratoren und Analogon comparators ein.

Induktoren wurden in typischen elektronischen analogen Computern nie verwendet, weil ihre Abfahrt vom idealen Verhalten zu groß ist, um von jeder großen Genauigkeit zu rechnen. Analoge Computereinstellungen, die zuerst scheinen würden, Induktoren zu verlangen, können umgeordnet und wiederdefiniert werden, um Kondensatoren zu verwenden. Kondensatoren und Widerstände können andererseits viel näher am Ideal gemacht werden als Induktoren, das ist, warum sie die Mehrheit von passiven Rechenbestandteilen einsetzen.

Der Gebrauch von elektrischen Eigenschaften in analogen Computern bedeutet, dass Berechnungen normalerweise in Realtime (oder schneller), mit einer Geschwindigkeit bestimmt größtenteils durch die Frequenzantwort der betrieblichen Verstärker und anderen Rechenelemente durchgeführt werden. In der Geschichte von elektronischen analogen Computern gab es einige spezielle Hochleistungstypen.

Nichtlineare Funktionen und Berechnungen können zu einer beschränkten Präzision (drei oder vier Ziffern) durch das Entwerfen von Funktionsgeneratoren — spezielle Stromkreise von verschiedenen Kombinationen von Widerständen und Dioden gebaut werden, um die Nichtlinearität zur Verfügung zu stellen. Gewöhnlich, weil die Eingangsstromspannung, progressiv mehr Diode-Verhalten zunimmt.

Wenn ersetzt, für die Temperatur kann der Vorwärtsspannungsabfall eines Grundemitter-Verbindungspunkts eines Transistors eine verwendbar genaue logarithmische oder Exponentialfunktion zur Verfügung stellen. Ampere von Op erklettern die Produktionsstromspannung, so dass es mit dem Rest des Computers verwendbar ist.

Jeder physische Prozess, welche Modelle etwas Berechnung als ein analoger Computer interpretiert werden können. Einige Beispiele, die zum Zweck erfunden sind, das Konzept der analogen Berechnung zu illustrieren, schließen das Verwenden eines Bündels von Spaghetti als ein Modell ein, Zahlen zu sortieren; ein Ausschuss, eine Reihe von Nägeln und ein Gummiband als ein Modell, den konvexen Rumpf von einer Reihe von Punkten zu finden; und Schnuren sind zusammen als ein Modell punktgleich gewesen, den kürzesten Pfad in einem Netz zu finden. Diese werden alle in A.K. Dewdney beschrieben (sieh Zitat unten).

Mechanische analoge Computermechanismen

Während ein großes Angebot an Mechanismen überall in der Geschichte entwickelt worden ist, treten einige wegen ihrer theoretischen Wichtigkeit hervor, oder weil sie in bedeutenden Mengen verfertigt wurden.

Die meisten praktischen mechanischen analogen Computer jeder bedeutenden Kompliziertheit haben rotierende Wellen verwendet, um Variablen von einem Mechanismus bis einen anderen zu tragen. Kabel und Rollen wurden in einem Synthesizer von Fourier, einer Gezeiten voraussagenden Maschine verwendet, die die individuellen harmonischen Bestandteile summiert hat. Eine andere Kategorie, nicht fast ebenso bekannt, hat rotierende Wellen nur für den Eingang und die Produktion, mit Präzisionsgestellen und Antriebsrädern verwendet. Die Gestelle wurden mit Verbindungen verbunden, die die Berechnung durchgeführt haben. Mindestens ein US-Marineecholot-Feuerkontrollcomputer der späteren 1950er Jahre, die von Librascope gemacht sind, war dieses Typs, wie der Hauptcomputer in Mk war. 56 Pistole-Feuerregelsystem.

Online gibt es eine bemerkenswert klare illustrierte Verweisung (OP 1140), der Zweiten Weltkrieg mechanische analoge Feuerkontrollcomputermechanismen beschreibt. An Zugang bis OP 1140 Mangel habend, folgt eine Textbeschreibung von vielen wichtigen Mechanismen.

Um beizutragen und Abstriche zu machen, waren Präzisionsdifferenziale des Mitra-Zahnrades in der üblichen Anwendung in einigen Computern; der Ford Instrument Mark I Fire Control Computer hat ungefähr 160 von ihnen enthalten.

Die Integration in Bezug auf eine andere Variable wurde durch eine rotierende durch eine Variable gesteuerte Scheibe getan. Produktion ist aus einem pickoff Gerät (wie ein Rad) eingestellt an einem Radius auf der zur zweiten Variable proportionalen Scheibe gekommen. (Ein Transportunternehmen mit einem Paar von durch kleine Rollen unterstützten Stahlbällen hat besonders gut gearbeitet. Eine Rolle, seine Achse-Parallele zur Oberfläche der Scheibe, hat die Produktion zur Verfügung gestellt. Es wurde dem Paar von Bällen vor einem Frühling vorgeworfen.)

Willkürliche Funktionen einer Variable wurden durch Nocken mit der Leverage zur Verfügung gestellt, um Anhänger-Bewegung zur Welle-Folge umzuwandeln.

Funktionen von zwei Variablen wurden durch dreidimensionale Nocken zur Verfügung gestellt. In einem gutem Design hat eine der Variablen den Nocken rotieren gelassen. Ein hemispherical Anhänger hat sein Transportunternehmen auf einer Türangel-Achse-Parallele zu dieser der rotierenden Achse des Nockens bewegt. Das Drehen der Bewegung war die Produktion. Die zweite Variable hat den Anhänger entlang der Achse des Nockens bewegt. Eine praktische Anwendung war Ballistik in der Artilleriewissenschaft.

Die Koordinatenkonvertierung vom polaren bis rechteckigen wurde durch einen mechanischen resolver getan (hat einen "Bestandteil solver" in Feuerkontrollcomputern von US-Marine genannt). Zwei Scheiben auf einer allgemeinen Achse haben einen gleitenden Block mit der Nadel (kurze Welle) darauf eingestellt. Eine Scheibe war ein Gesichtsnocken, und ein Anhänger unterm Hammer in der Gesichtsnocken-Rinne hat den Radius gesetzt. Die andere Scheibe, die an der Nadel näher ist, hat ein gerades Ablagefach enthalten, in dem sich der Block bewegt hat. Der Eingangswinkel hat die letzte Scheibe rotieren gelassen (die Gesichtsnocken-Scheibe, für einen unveränderlichen Radius, der mit dem anderen (Winkel) Scheibe rotieren gelassen ist; ein Differenzial und einige Getriebe haben diese Korrektur getan).

Mit Bezug auf den Rahmen des Mechanismus hat die Position der Nadel dem Tipp des Vektoren entsprochen, der durch den Winkel und die Umfang-Eingänge vertreten ist. Bestiegen auf dieser Nadel war ein Quadratblock.

Geradlinig-Koordinatenproduktionen (sowohl Sinus als auch Kosinus, normalerweise) sind aus zwei Schlitztellern, jedes Ablagefach gekommen, das unterm Hammer gerade erwähnt passt. Die Teller haben sich in Geraden, der Bewegung eines Tellers rechtwinklig zu diesem vom anderen bewegt. Die Ablagefächer waren rechtwinklig zur Richtung der Bewegung. Jeder Teller ist allein einem schottischen Joch ähnlich gewesen, das Dampfmaschine-Anhängern bekannt ist.

Während des Zweiten Weltkriegs hat sich ein ähnlicher Mechanismus geradlinig zu Polarkoordinaten umgewandelt, aber es war nicht besonders erfolgreich und wurde in einer bedeutenden Umgestaltung beseitigt (USN, Mk. 1 zu Mk. 1A).

Multiplikation wurde durch auf der Geometrie von ähnlichen rechtwinkligen Dreiecken gestützte Mechanismen getan. Das Verwenden des Hemmschuhs. Begriffe für ein rechtwinkliges Dreieck, spezifisch gegenüber, angrenzend, und Hypotenuse, wurde die angrenzende Seite durch den Aufbau bestochen. Eine Variable hat den Umfang der Gegenseite geändert. In vielen Fällen hat diese Variable Zeichen geändert; die Hypotenuse konnte mit der angrenzenden Seite (ein Nulleingang) zusammenfallen, oder sich außer der angrenzenden Seite bewegen, eine Zeichen-Änderung vertretend.

Gewöhnlich würde eine Antriebsrad-bediente Gestell-Bewegen-Parallele zur (trig.-definierten) Gegenseite ein Gleiten mit einem mit der Hypotenuse zusammenfallenden Ablagefach einstellen. Eine Türangel auf dem Gestell hat sich den Winkel des Gleitens frei ändern lassen. Am anderen Ende des Gleitens (der Winkel, im Hemmschuh, den Begriffen), hat ein Block auf einer zum Rahmen befestigten Nadel den Scheitelpunkt zwischen der Hypotenuse und der angrenzenden Seite definiert.

In jeder Entfernung entlang der angrenzenden Seite schneidet eine Liniensenkrechte dazu die Hypotenuse an einem besonderen Punkt durch. Die Entfernung zwischen diesem Punkt und der angrenzenden Seite ist ein Bruchteil, der das Produkt 1 die Entfernung vom Scheitelpunkt, und 2 der Umfang der Gegenseite ist.

Die zweite Eingangsvariable in diesem Typ des Vermehrers stellt eine Schlitzteller-Senkrechte zur angrenzenden Seite ein. Dieses Ablagefach enthält einen Block, und dass die Position des Blocks in seinem Ablagefach durch einen anderen Block direkt daneben bestimmt wird. Das letzte Gleiten entlang der Hypotenuse, so werden die zwei Blöcke an einer Entfernung von (Hemmschuh) eingestellt. angrenzende Seite durch einen zum Produkt proportionalen Betrag.

Um das Produkt als eine Produktion zur Verfügung zu stellen, bewegt ein drittes Element, ein anderer Schlitzteller, auch Parallele zu (Hemmschuh). Gegenseite des theoretischen Dreiecks. Wie gewöhnlich ist das Ablagefach auf der Richtung der Bewegung rechtwinklig. Ein Block in seinem Ablagefach, das zum Hypotenuse-Block drehbar gelagert ist, stellt es ein.

Ein spezieller Typ des Integrators, der an einem Punkt verwendet ist, wo nur Genauigkeit mäßigen, war erforderlich, hat auf einem Stahlball statt einer Scheibe basiert. Es hatte zwei Eingänge, ein, um den Ball und den anderen rotieren zu lassen, um den Winkel der rotierenden Achse des Balls zu definieren. Diese Achse war immer in einem Flugzeug, das die Äxte von zwei Rollen der Bewegung-pickoff enthalten hat, die dem Mechanismus einer Computermaus des Rollen-Balls ziemlich ähnlich sind (in diesem Mechanismus, waren die pickoff Rollen grob dasselbe Diameter wie der Ball). Die pickoff Rolle-Äxte waren rechtwinklig.

Ein Paar von Rollen "oben" und "unter" dem pickoff Flugzeug wurde in rotierenden Haltern bestiegen, die zusammen eingestellt wurden. Diese Leverage wurde durch den Winkeleingang gesteuert, und hat die rotierende Achse des Balls gegründet. Der andere Eingang hat die "unterste" Rolle rotieren gelassen, um den Ball rotieren zu lassen.

Im Wesentlichen war der ganze Mechanismus, genannt einen Teilintegrator, ein Verstellantrieb mit einem Bewegungseingang und zwei Produktionen, sowie einem Winkeleingang. Der Winkel hat eingegeben hat das Verhältnis (und Richtung) der Kopplung zwischen dem "Bewegungs"-Eingang und den Produktionen gemäß dem Sinus und Kosinus des Eingangswinkels geändert.

Obwohl sie waren, hat keine Berechnung vollbracht, elektromechanische Positionsrudermaschinen waren in mechanischen analogen Computern des Typs "der Drehen-Welle" notwendig, um Betriebsdrehmoment den Eingängen von nachfolgenden Rechenmechanismen zur Verfügung zu stellen, sowie Produktionsdatenübertragungsgeräte wie großer Drehmoment-Sender synchros in Marinecomputern zu steuern.

Andere nichtrechenbetonte Mechanismen haben innere mit dem Kilometerzähler artige Schalter mit dem Interpolieren von Trommel-Zifferblättern eingeschlossen, um innere Variablen und mechanischen Mehrumdrehungsgrenze-Halt anzuzeigen.

Als es

gedacht hat, dass die genau kontrollierte Rotationsgeschwindigkeit bei analogen Feuerkontrolle-Computern ein Grundelement ihrer Genauigkeit war, gab es einen Motor mit seiner durchschnittlichen Geschwindigkeit, die von einem Gleichgewicht-Rad, hairspring, juwelengeschmückt tragendem Differenzial kontrolliert ist, ein Zwillingslappen-Nocken und frühlingsgeladene Kontakte (war die AC Macht-Frequenz des Schiffs nicht notwendigerweise genau, noch zuverlässig genug, als diese Computer entworfen wurden).

Bestandteile

Analoge Computer haben häufig ein kompliziertes Fachwerk, aber sie, haben an ihrem Kern, eine Reihe von Schlüsselbestandteilen, die die Berechnungen durchführen, die der Maschinenbediener durch das Fachwerk des Computers manipuliert.

Schlüssel hydraulische Bestandteile könnte Pfeifen, Klappen und Behälter einschließen.

Schlüssel mechanische Bestandteile könnte rotierende Wellen einschließen, um Daten innerhalb des Computers, der Differenziale des Mitra-Zahnrades, der Integratoren der Scheibe/Balls/Rolle, Nocken (2. und 3.), mechanischer resolvers und Vermehrer und Drehmoment-Rudermaschinen zu tragen.

Schlüssel elektrische/elektronische Bestandteile könnte einschließen:

• Präzisionswiderstände und Kondensatoren
• betriebliche Verstärker
• Vermehrer
• potentiometers
• Generatoren der festen Funktion

Die mathematischen in einem elektrischen analogen Computer verwendeten Kernoperationen sind:

• Summierung
• Integration in Bezug auf die Zeit
• Inversion
• Multiplikation
• exponentiation
• Logarithmus
• Abteilung, obwohl Multiplikation sehr bevorzugt wird. Kann durch das Stellen des Vermehrers im Feed-Back-Pfad eines Betrieblichen Verstärkers vollbracht werden.

Die Unterscheidung in Bezug auf die Zeit wird nicht oft verwendet, und wird in der Praxis durch das Wiederdefinieren des Problems, wenn möglich, vermieden. Es entspricht im Frequenzgebiet zu einem Filter des hohen Passes, was bedeutet, dass Hochfrequenzgeräusch verstärkt wird; Unterscheidung riskiert auch Instabilität.

Beschränkungen

Im Allgemeinen werden analoge Computer durch nichtideale Effekten beschränkt. Ein analoges Signal wird aus vier grundlegenden Bestandteilen zusammengesetzt: Gleichstrom und AC Umfänge, Frequenz und Phase. Die echten Grenzen der Reihe auf diesen Eigenschaften beschränken analoge Computer. Einige dieser Grenzen schließen den betrieblichen Verstärker-Ausgleich, den begrenzten Gewinn, und die Frequenzantwort, den Geräuschpegel, die Nichtlinearitäten, den Temperaturkoeffizienten und die parasitischen Effekten innerhalb von Halbleiter-Geräten ein. Für gewerblich verfügbare elektronische Bestandteile sind Reihen dieser Aspekte des Eingangs und der Produktionssignale immer Zahlen des Verdiensts.

Aktuelle Forschung

Obwohl Digitalberechnung äußerst populär ist, wird etwas Forschung in der analogen Berechnung noch getan. Einige Universitäten verwenden noch analoge Computer, um Regelsystem-Theorie zu unterrichten. Die amerikanische Gesellschaft Comdyna verfertigt kleine analoge Computer. An der Indiana Universität Bloomington hat Jonathan Mills den Verlängerten Analogen Computer entwickelt, der auf ausfallenden Stromspannungen in einer Schaum-Platte gestützt ist. Am Robotertechnik-Laboratorium von Harvard ist analoge Berechnung ein Forschungsthema. Die Fehlerkorrektur-Stromkreise des lyrischen Halbleiters verwenden Analogon probabilistic Signale.

Praktische Beispiele

Das sind Beispiele von analogen Computern, die gebaut oder praktisch verwendet worden sind:

• Mechanismus von Antikythera
• Astrolabium
• unterschiedlicher Analysator
• Deltar
• Prophet von Kerrison
• Librascope, Flugzeugsgewicht und Gleichgewicht-Computer
• mechanische Integratoren, zum Beispiel, der planimeter
• MONIAC Computer (hydraulisches Modell der Wirtschaft des Vereinigten Königreichs)
• nomogram
• Norden bombsight
• Rangekeeper und verwandtes Feuer kontrollieren Computer
• Scanimate
• Rechenschieber
• Gezeiten voraussagende Maschine
• Torpedo-Datencomputer
• Leonardo Torres y die Entsprechungsrechenmaschinen von Quevedo, die auf "fusee ohne Flosse" gestützt sind
• Torquetum
• Wasserintegrator
• Mechanischer Computer
• Boeing B-29 Superfortress Central Fire Control System

Analoge (audio)-Synthesizer können auch als eine Form des analogen Computers angesehen werden, und ihre Technologie hat ursprünglich teilweise auf der elektronischen analogen Computertechnologie basiert. Der ARP Ringmodulator der 2600er Jahre war wirklich ein Analogvermehrer der gemäßigten Genauigkeit.

Der Simulierungsrat (oder Simulierungsrat) waren eine Vereinigung von analogen Computerbenutzern in den USA. Es ist jetzt als Die Gesellschaft von Modeling and Simulation International bekannt. Die Simulierungsratsrundschreiben von 1952 bis 1963 sind online verfügbar und zeigen die Sorgen und Technologien zurzeit und die übliche Anwendung von analogen Computern für missilry.

Echte Computer

Computertheoretiker kennzeichnen häufig idealisierte analoge Computer als echte Computer (weil sie auf dem Satz von reellen Zahlen funktionieren). Digitalcomputer müssen zuerst im Vergleich das Signal in eine begrenzte Zahl von Werten quanteln, und können nur so mit dem Satz der rationalen Zahl (oder, mit einer Annäherung von irrationalen Zahlen) arbeiten.

Dieser idealisierte analoge Computermai in der Theorie behebt Probleme, die auf Digitalcomputern unnachgiebig sind; jedoch wie erwähnt, in Wirklichkeit, sind analoge Computer davon weit, dieses Ideal größtenteils wegen Geräuschminimierungsprobleme zu erreichen. In der Theorie wird Umgebungsgeräusch durch das Quant-Geräusch (verursacht durch die Quant-Bewegungen von Ionen) beschränkt. Umgebungsgeräusch kann streng reduziert werden - aber zu nie der Null - durch das Verwenden hat kälteerzeugend parametrische Verstärker abgekühlt. Außerdem, in Anbetracht der unbegrenzten Zeit und des Gedächtnisses, kann der (ideale) Digitalcomputer auch Probleme der reellen Zahl beheben.

Siehe auch

• Signalisieren Sie (Elektrotechnik)
• Signal, (rechnend)
• Differenzialgleichung
• Dynamisches System
• Verwirrungstheorie
• Rechenschieber
• Analoge Modelle
• Mechanismus von Antikythera
• Feldprogrammierbare analoge Reihe

Andere Typen von Computern:

• DNA-Computer
• Molekularer Computer
• Quant-Computer
• Computer von Wetware
• Digitalcomputer

Leute haben mit der analogen Computerentwicklung verkehrt:

• George A. Philbrick
• Leonardo Torres y Quevedo

Analoge Berechnung:

• Analoge Elektronik
• Analogon VLSI
• Analoges Signal, das in einer Prozession geht
• Nervennetz
• Dauernde Kompliziertheitstheorie
• Dauernde Berechenbarkeitstheorie
• Dauernder Algorithmus
• Dauernd-malige Steuerungstheorie

Referenzen

• A.K. Dewdney. "Auf dem Spaghetti-Computer und den Anderen Analogen Geräten für das Problem-Lösen", Wissenschaftlicher Amerikaner, 250 (6):19-26, Juni 1984. Nachgedruckt im Salonweltall, durch A.K. Dewdney, der durch W.H veröffentlicht ist. Freeman & Company (1988), internationale Standardbuchnummer 0-7167-1939-8.
• Computermuseum von Universiteit van Amsterdam. (2007). Analoge Computer.
• Jackson, Albert S., "Analoge Berechnung". London & New York: McGraw-Hügel, 1960.

Links

• Große Sammlung von elektronischen analogen Computern mit vielen Bildern und Dokumentation
• Simulation eines Autosuspendierungssystems mit einem elektronischen analogen Computer
• Einführung in Analog-/Hybrid-Computing (pdf)
• Beispiel-Programme für Analoge Computer (pdf)
• Große Sammlung von alten analogen und digitalen Computern am Alten Computermuseum
• Eine große verschwindende Tat: Der elektronische Entsprechungscomputer Chris Bissell, Die Offene Universität, Milton Keynes, hat das Vereinigte Königreich auf Februar 2007 Zugegriffen
• Deutsches Computermuseum mit noch runnable analoge Computer
• Analoge Computergrundlagen
• Vortrag 20: Analogon gegen den Digitalen (in einer Reihe von Vorträgen auf der "Geschichte der Computerwissenschaft und Informationstechnologie")
• Analoger Computer trumpft Modell von Turing
• Das analoge Notizbuch von Jonathan W. Mills
• Indiana Universität verlängerter analoger Computer
• Robotertechnik-Laboratorium von Harvard analoge Berechnung
• Der Enns Macht-Netzcomputer - ein analoger Computer für die Analyse von elektrischen Macht-Systemen (Anzeige von 1955)
• Librascope Development Company - Typ LC-1 WWII Marine PV-1 "Gleichgewicht Computor"