ХИБРИДНИ КОМПЮТРИ: ФУНКЦИИ, ВИДОВЕ, ПРЕДИМСТВА, ПРИМЕРИ - ТЕХНОЛОГИЯ - 2025

На хибридни компютри са компютри, които имат характеристики на аналогови и цифрови машини. Цифровото устройство се използва за управление и решаване на логико-аритметични операции, докато аналоговото устройство се използва като решаващо средство за диференциални уравнения.

По принцип се получава приблизително решение на сложни уравнения с помощта на итеративни числени методи, които изискват голям брой повторения, в зависимост от това колко добро е първоначалното "семе" на крайната стойност и колко точно се желае.

Hitachi 505 аналогов хибриден компютър. Изображение чрез philreichert.org

Обикновено аналоговото оборудване е удивително бързо, защото може да реши изключително сложни уравнения с това колко бързо преминава сигналът през веригата, което е уважавана част от скоростта на светлината.

Прецизността на аналоговите компютри обаче не е добра, тъй като е ограничена до три или максимум четирицифрена точност.

От друга страна, цифровото оборудване се произвежда така, че решението на уравненията се довежда до почти точна точност, макар и много по-бавна в сравнение с аналоговите компютри.

По този начин, за много операции в реално време, тези цифрови изчисления са твърде бавни, за да бъдат полезни, но и точността на аналогов компютър също не е достатъчна. Оттук и значението на хибридните компютри.

характеристики

Комбинация от аналогови и цифрови компоненти

Тези компютри са базирани на компютърна система, която съвпада аналогови устройства с цифрови.

Обикновено аналоговите компоненти на компютъра работят сложни математически изчисления. Цифровите компоненти са отговорни както за аритметичните, така и за логическите операции, както и за контрол на системата.

В случай на суперкомпютър, той съответства на комбинация от машини, способни да обработват цифрови и аналогови сигнали. Хибридният компютър осигурява подходящ метод за извършване на много сложни симулации.

Най-доброто от аналоговия и дигиталния свят

Създавайки този тип интегриран компютър, предимствата както на аналогови, така и на цифрови изчисления са лесно достъпни.

Хибридният компютър пламтящо бързо, когато става въпрос за решаване на уравнения, дори ако изчисленията са изключително сложни. Това е така благодарение на наличието на основни аналогови компоненти в дизайна на оборудването.

Следователно хибридният компютър може да решава уравнения със същата способност като аналогова машина. Освен това цифровите елементи служат за изключване на един от основните недостатъци на напълно аналогово устройство.

В сравнителен план обхватът на прецизност в аналогов компютър е ограничен, докато прецизността с цифров компютър е много по-висока.

Чрез интегриране на елементите, които позволяват на цифровия компютър да надхвърли три или четири цифри на точност, хибридното изчисление позволява да се работи с уравненията много по-бързо, отколкото само с цифровия вариант.

С други думи, хибридните изчисления предлагат както бързина, така и точност, елиминирайки необходимостта потребителят да се задоволи само с цифров или аналогов компютър.

Технически приложения

Хибридното оборудване по същество е предназначено за технически приложения, където се обработват не само дискретни данни, но и непрекъснато. Тоест, те позволяват обработването на тези два типа данни.

И аналоговите, и хибридните компютри са предназначени за целта компютри и приложенията им са предварително дефинирани по време на проектирането.

Видове

2 в 1 компютър

За лаптоп терминът "хибриден компютър" се използва за обозначаване на компютър с 2 в 1. Този тип компютър се състои от подвижен екран и клавиатура, като по този начин съчетава функционалността на лаптоп и таблет.

Тези хибридни компютри имат силата на компютър и освен това, като изключват клавиатурата, имат преносимост на таблет.

Например този хибриден компютър може да се използва за изпълнение на задачи с него през деня и след това чрез отделяне на екрана, за да му се насладите при сърфиране в леглото във Facebook и Instagram.

Големи хибридни електронни компютри

Използвали се широко от 60-те до средата на 80-те години на миналия век.Имали няколко стотин операционни усилватели.

Те решиха изключително сложни и обширни набори от математически модели на диференциални уравнения.

Например космически полет на шест градуса на свобода, кинетика на екзотермични химични реакции, системи за контрол на инсталации за преработка на храни и човешка имуносупресивна система.

Хибридни системи с общо предназначение

Те са компютри, които имат характеристиката да могат да използват различни приложения или да могат да решават множество видове проблеми.

Много от тези видове хибридни компютри по едно време бяха системи със специално предназначение, като хибридни компютри на непълно работно време, където резултатът можеше да се получи с определена скорост.

Хибридни специализирани компютри

Те включват статични програми, които не могат да бъдат коригирани. Те обикновено са вградени във физически системи, които обикновено се използват като симулатори на подсистеми, контролери на функции или анализатори на изхода.

Например пневматичният компютър използва въздушни симфони и дюзи за генериране на прецизно умножение, деление или квадратни коренни функции на входните сигнали, кодиращи данните като въздушно налягане.

Предимства и недостатъци

- Предимство

скорост

Тези компютри имат огромна изчислителна скорост благодарение на конфигурацията, предлагана от аналоговата система. Това е доста полезно, когато се търсят числени резултати за диференциални уравнения, както в случая на симулация на полет.

За тези цели бяха използвани аналогови системи, тъй като те бяха по-бързи от цифровите компютри, предоставяйки решения за по-малко време. Точността на тези резултати обаче беше под въпрос.

По този начин, хибридният компютър осигурява бързи и точни резултати, като се използва изключително много, когато се опитвате да решавате сложни уравнения в реално време и е от съществено значение резултатите да се получат незабавно.

Голяма точност

Резултатите, получени с хибридно оборудване, се оказват много по-точни и по-печеливши от тези на предишните машини. Това се дължи на цифровия компонент на хибридния компютър.

При хибридния компютър стойностите на "семената" се генерират бързо, макар и да не са математически точни, тъй като тази стойност се постига с предния край на аналоговите изчисления.

Тази стойност се изпраща към цифровия преден край, който чрез итеративен процес получава точно числово семе. Общото време, необходимо за изчисляване на тази точна стойност, е много по-малко от използването на аналогов или цифров само компютър.

Онлайн обработка на данни

Стойността на хибридния компютър лесно се вижда, когато има нужда от управление на уравнения в реално време.

Точно както строго аналоговото устройство би осигурило бърза възвръщаемост, която не е напълно точна, а цифровото устройство ще осигури по-точни отговори, които ще отнемат повече време за изчисляване, така и хибридният подход ви позволява да получавате отговори сега, а не по-късно.

Тези отговори също са по-подробни и полезни от бързите отговори, предоставени от аналогово оборудване.

- Недостатък

В по-модерно време цифровите сигнални процесори замениха нуждата от хибридни компютри.

Хибридна система

Важно е да се вземе предвид, че истинският хибриден компютър не е просто хибридна система. Хибридният компютър е изграден с необходимите компоненти, за да може устройството да работи със скорост и прецизност.

Продуктите, предлагани на пазара като хибридни системи, не са нищо повече от цифрово компютърно оборудване, което е допълнено с аналогово-цифров преобразувател за входа и цифрово-аналогов преобразувател за управление на изхода.

Такава система обикновено се счита за по-малко ефективна от истинския хибриден компютър.

Примери

Газовите помпи в сервиз съдържат процесор, който преобразува измерването на потока на гориво в стойности, съответстващи на количество и цена.

В бизнеса тези компютри могат да се използват в химическата промишленост като системи за контрол на процесите.

HRS-100

Пример за самостоятелен хибриден компютър е HRS-100, който се използва широко през 70-те години.

Той е изобретен и разработен за изучаване на динамични системи в реално и ускорено време. Също така за ефективно решаване на широк спектър от научни задачи в институтите на СССР.

Медицинска зона

ЕКГ, ехокардиограма, ултразвук и монитори за Холтер са примери за хибридни компютри.

Много от диагнозите, използвани в областта на медицината, попадат в тази категория.

Например в отделението за интензивно лечение на болниците се използва аналогово устройство, което измерва кръвното налягане и температурата на пациента. Тези стойности се преобразуват и се показват на цифров дисплей в числова форма.

Имайки предвид скоростта, с която хибридните компютри могат да обработват данни, се правят изследвания за онлайн обработка на данни.

Всъщност хибриден компютър беше инсталиран в Университетския център за биомедицинско инженерство в Охайо, където данните за катетеризация на сърдечната дейност се предават от различни болници на хибридния компютър, чрез инфрачервен оптичен механизъм.

Тези данни се анализират в реално време и резултатите са незабавно достъпни за лекаря. По този начин периодът на изчакване между процедурата за катетеризация и генерирането на резултати значително се намалява.

HP Envy x2

Това е ултратъчен хибриден персонален компютър, който осигурява предимството да има две устройства, вградени в едно. Това е лаптоп, който може да се използва и като таблет.

Той съдържа екран, който може да бъде премахнат, за да се превърне в таблет, като го отделя от клавиатурата чрез магнитно затваряне.

Препратки

1. Определения (2019). Определения за хибриден компютър. Взета от: definitions.net.
2. Wise Geek (2019). Какво е хибриден компютър? Взета от: mudgeek.com.
3. Център за история на компютрите (2019). Какво е хибриден компютър и защо? Взета от: computinghistory.org.uk.
4. Sciaching (2019). Видове хибридни компютри. Взета от: sciaching.com.
5. Асба Лий (2019). Предимствата на хибридните компютри. Взета от: techwalla.com.
6. Компютърна надежда (2019). Хибриден компютър. Взета от: computerhope.com.