Klassifizierung von Computern durch analoge und digitale Signalverarbeitung

Inhalt

• Signalverarbeitung
• 1. Analoge Signalverarbeitung
• Implementierung
• Beispiele für analoge Geräte und Computer
• Das Schicksal analoger Computer
• 2. Digitale Signalverarbeitung
• Unterschiede zwischen analoger und digitaler Signalverarbeitung
• 3. Hybride Signalverarbeitung

Alfred ist ein langjähriger Lehrer und Computer-Enthusiast, der mit einer Vielzahl von Computergeräten arbeitet und Fehler behebt.

Signalverarbeitung

Die Computersignalverarbeitung kann durch analoge, digitale und hybride Formen erreicht werden. Ein Signal wird durch einen als Modulation bekannten Prozess in einen elektrischen Impuls, eine Funkwelle oder ein Licht umgewandelt.

Während das Konzept der Signalverarbeitung so einfach wie ein Ein- und Ausschalten von Gleichstrom sein kann, ist es auch so komplex wie ein Wechselstrom oder ein elektromagnetischer Strom.

Die Kernfunktion eines Computers besteht darin, Rohdaten zu Informationen zu verarbeiten, eine Aufgabe, die vom Mikroprozessor ausgeführt wird. Dazu müssen Daten einen Pfad durchlaufen. Dieser Weg wird als Signal bezeichnet.

Computer verwenden analoge und digitale Signalein OrdnungRohdaten zu nützlichen Informationen zu verarbeiten. Während Ersteres die Ergebnisse schnell verarbeitet, liefert Letzteres die genauesten Informationen. Irgendwo dazwischen liegt die Hybridverarbeitung, die die Vorteile der oben genannten Technologien kombinieren soll.

Die frühen Systeme und Erfindungen zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren analog; Diejenigen, die Ende des 20. Jahrhunderts bis zum 21. Jahrhundert hergestellt wurden, waren größtenteils digital.

Analoge Signale wurden inzwischen durch digitale Innovationen abgelöst.

Der Übergang wurde ermöglicht, weil Aufgaben schneller und effizienter mit weniger Unordnung erledigt werden mussten.

Die Kommunikationsbranche ist ein Bereich, in dem sich die Technologie schnell weiterentwickeln musste. Während analoge Telefonie in der Vergangenheit einfach zu bedienen war, wurde sie aufgrund des Preises und der eingeschränkten Skalierbarkeit behindert.

Die digitale Telefonie hat jedoch zu günstigeren Anrufraten, einer besseren Anrufübertragungsqualität und einer verbesserten Skalierbarkeit geführt.

1. Analoge Signalverarbeitung

Der Mensch nimmt die Welt in analoger Form wahr, was erklärt, warum alles, was wir sehen, sprechen und hören, in einem kontinuierlichen und unendlichen Informationsstrom übertragen wird. In gewisser Weise ist das menschliche Gehirn eine Art sehr leistungsfähiger Supercomputer.

Analoge Computer werden verwendet, um mechanische, elektrische und hydraulische Größen der Natur zu modellieren, um Probleme oder zu lösende Modelle zu simulieren. Ein laufender Berechnungsprozess ist Selbstzweck.

Am Beispiel der analogen Uhr sind die Minuten- und Stundenzifferblätter ständig in Bewegung, um die Uhrzeit anzuzeigen. Wir können die vergangene oder kommende Zeit visuell messen, ohne wie bei Digitaluhren zwischen den Ziffern 0 bis 9 wechseln zu müssen.

Im Gegensatz zu modernen Computern, die für allgemeine Aufgaben zu Hause und im Büro verwendet werden können, wurden / werden analoge Geräte für bestimmte industrielle Aufgaben verwendet, um Parameter zu messen, die sich kontinuierlich ändern.

Sie wurden und können verwendet werden, um die folgenden physikalischen Größen zu manipulieren:

• Stromspannung
• Temperatur
• Druck
• Entfernung
• Beschleunigung
• Geschwindigkeit
• Simulation
• Macht

Implementierung

Analoge Computer sind lösungsorientiert für Differentialgleichungen, bei denen die Zeit am wichtigsten istVariable. Da sie nur kontinuierliche Signale erzeugen, verwenden die Ausgänge die Wortlänge nicht als Kriterium für die endgültige Berechnung. Normalerweise erfolgen Berechnung und Ausgabe gleichzeitig.

Die ersten großen analogen Signalcomputer wurden zum Modellieren und Testen verschiedener Flugzeugtypen, ICBM (Intercontinental Ballistic Missiles) und in zahlreichen Industrieanlagen verwendet. Wissenschaftler haben sich in den Anfangsjahren diesen Systemen zugewandt, um ihre Ideen zum Leben zu erwecken.

Zum Beispiel könnten bei dem Versuch, das Aufhängungssystem in einem Fahrzeugdesign zu perfektionieren, die Systeme verwendet werden, um zu simulieren und dadurch Ingenieuren bessere Designs von druckfesten Aufhängungen bereitzustellen.

Solange experimentelle Umgebungen durch mathematische Formeln erklärt werden konnten, konnten sie auch mit analogen Geräten simuliert werden.

Aufgaben wurden in der realen Welt simuliert, indem bestimmte Formeln ausgeführt wurden, und die Ausgabe konnte in elektrischen Spannungen und verschiedenen Arten mechanischer Bewegungen abgelesen werden.

Herkömmliche Computer benötigten nicht unbedingt Speicherressourcen als Ausgabe, da Berechnungen in Echtzeit gelesen und verwendet werden konnten.

Beispiele für analoge Geräte und Computer

• Rechenschieber
• Tachometer
• Gezeitenprädiktor
• Thermometer
• Analoge Uhr
• Nomogramm: ein grafisches Rechengerät
• Operationsverstärker
• Mechanischer Integrator
• Elektrische Integratoren, die partielle Differentialgleichungen lösen
• Norden Bombe
• Oszilloskop: Wird verwendet, um die Spannung des elektronischen Instruments gegen die Zeit zu messen.
• Voltmeter
• MONIAC ​​(Monetary National Income Analogue Computer): 1949 in Neuseeland gebaut, um den nationalen Wirtschaftsprozess des Vereinigten Königreichs zu modellieren.
• Wasserintegrator-Computer: 1936 in Russland gebaut, um Differentialgleichungen zu lösen

Das Schicksal analoger Computer

Analoge Computer sind aus den etablierten Einrichtungen verschwunden und nur an ausgewählten Forschungsuniversitäten und Industrieanlagen sowie als experimentelle Modelle für Computerhobbyisten zu finden.

Elektronische Enthusiasten spielen immer noch mit den Modellierungsherausforderungen der Elektronik, weil sie Echtzeitdaten zu Informationen messen im Gegensatz zu algorithmischDatenwird bearbeitet in modernen Systemen.

Sie werden auch als experimentelle Geräte bezeichnet und waren weit davon entfernt, das zu erreichen, was digitale Systeme bei weitem erreicht haben. Obwohl sie sich besser für die parallele Verarbeitung einsetzen, blieben sie in Bezug auf die Benutzerfreundlichkeit für normale Benutzer zurück.

Im Gegenteil, digitale Geräte haben sich als einfach zu verwenden und die daraus resultierenden Daten als einfach zu manipulieren und zu speichern erwiesen.

Dies bedeutet keineswegs, dass analoge Geräte und Erinnerungsstücke für immer verschwunden sind.Es ist offensichtlich, dass sie eine wichtige Rolle spielten, bis es zu einer besseren Berechnungsmethode und Begeisterung für PCs kam.

2. Digitale Signalverarbeitung

Wie die Wörter andeuten, erfolgt die Datendarstellung unter Verwendung von Binärziffern, die in Ziffern und nicht numerischen Buchstaben und Symbolen dargestellt werden.

Im Gegensatz zu analogen Computern, die Daten zu Informationen in unendlicher Form messen, wird bei der digitalen Signalverarbeitung die Dateneingabe und -ausgabe im Binärmodus 0 und 1 oder die diskrete elektrische Übertragung EIN und AUS geschätzt.

Digitale Computer können genauere Daten liefern, da sie logische und arithmetische Operationen wie Multiplikation, Addition, Subtraktion und Division manipulieren.

In der Sprache des Laien ist ein digitales System so konzipiert, dass arithmetische oder logische Berechnungen automatisch mit Binärziffern in zwei Hauptzuständen verarbeitet werden: 0 (Null) und 1 (Eins).

Weitere Vorteile sind Vielseitigkeit und Genauigkeit sowie die einfache Neuprogrammierung. Außerdem werden die meisten Informationen heute digital im und außerhalb des Computers gespeichert.

Analog-Digital-Wandler (ADC) werden auch verwendet, um audiovisuelle analoge Aufzeichnungen zum Speichern und Bearbeiten in den Computer zu übertragen.

Unterschiede zwischen analoger und digitaler Signalverarbeitung

Der Hauptunterschied zwischen digitalen und analogen Computern besteht in der Art und Weise, wie sie mit Daten umgehen. Während digitale Computer eine Binärsprache verwenden, um die Berechnung genau durchzuführen, verarbeiten analoge Computer kontinuierliche Daten wie Spannungsänderungen und Temperaturschwankungen, um die Berechnung auszugeben.

3. Hybride Signalverarbeitung

Dies ist eine Kombination bevorzugter Funktionen bei der analogen und digitalen Signalverarbeitung. Ein Hybridsystem kann analoge Daten und digitale Informationen eingeben oder umgekehrt.

Aus perspektivischer Sicht verfügen Hybridcomputer sowohl über die Geschwindigkeit analoger Systeme als auch über die Genauigkeit und den Speicher digitaler Geräte.

Beispielsweise könnte ein analoges Gerät verwendet werden, um den Blutdruck und die Temperatur des Patienten in einer medizinischen Einrichtung zu messen, und abgeleitete Daten werden in aussagekräftige digitale Daten umgewandelt.

Meistens sind Hybride für spezielle Aufgaben in sensiblen militärischen Einrichtungen und wichtigen Gebäuden konzipiert, um spezielle Aktivitäten und Radarfunktionen zu überwachen.

Dies sollte der Computer der Wahl sein, wenn der Benutzer sowohl kontinuierliche als auch diskrete Daten verarbeiten muss.

Bereiche, in denen Hybridcomputer verwendet werden können:

• Bereitstellung von Daten zur Herzkatheterisierung in Krankenhäusern
• Messung von Herzschlag, Blutdruck und Temperatur
• In Benzinpumpen

Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.