计算机模拟时光倒流

从许多方面提出几点要求后，我决定要发布的计算机上的一篇文章 (计算机) 类似物.

我会尽量在本文中，以打消他们是非常复杂的谣言, 当然并不简单，但, 不仅是因为他们需要通过数字计算机不同的心理方法.

从本质上讲，我们只有两个类型的计算机在所有未来发展的基础, 从已经使用计算尺衍生模拟 1600

并且从算盘得出的一个数字

在过去的解决与电子计算一个棘手的问题，你可以模拟计算机之间进行选择, 数字计算机，或两者一起在混合配置.

对于涉及微分方程和其他乱七八糟的计算非常复杂的数学, 模拟计算机是无与伦比的. 如果能够解决差分情况下几乎瞬间.

随着模拟计算机是正常的，使并行计算, 问题的许多部分可以同时解决, 加速解决方案.

这使得庞大而复杂的快速，实用物理系统的仿真.

在过去，数字计算机是非常慢, 而他能够被编程做计算和其他高级数学算法, 他们的模拟基本上是不现实的.

当数字电脑的速度增长，很明显，他们将与模拟计算机竞争.

今天, 几乎每一个数字计算机, 从大型机到PC较小, 执行在闪存和具有无可比拟的精度计算和其它高级数学.

模拟可能不再具有竞争力，并简单地消失. 就像许多其他电子技术, 这些令人印象深刻的机器有自己的生命周期.

然而, 这是，现在仍然是一个很酷的技术. 模拟计算机用模拟电压电平成比例的常量和变量. 这些然后通过在模拟形式执行数学运算的各种电子电路处理.

键处理电路是在运算放大器.

运算放大器可以很容易地重新配置，以执行范围广泛的数学运算的, 总和/减法, 乘法/除法, 积分和微分等等. 运算放大器也可以被构造成与特殊反馈电路执行非线性对数和三角运算.

P呃程序模拟计算机是不够的，只是写你想求解方程, 它们转换成的框图, 然后他们cablavano的各种计算元素在一起以形成一个大的面板上的各个块.

数学解析的例子

让我们假设，例如，具有解决类型的方程

鸽子 , Ë 为常数， Ë 是随时间变化的电压，其可以是时间模拟相应的功能.

您可以解决通过采用以下步骤描述了物理系统的方程式:

• 分离高阶方程的导数; 然后，它采取的形式
• 
• 的术语是根据以下方案添加到第二构件中的加法器，将运算放大器，则输出将等于
• 随后集成了这个输出多次要获得变量的问题, 即两次
• 即可实现反馈回路返回到加法器的值的输入端 Ë 如果修正与输入电位的振幅.
• 然后，它的电压施加到加法器的另一个输入端. 值 它是通过交换得到的标志 与另一个反相器操作

大部分的问题都已经解决了实现模拟电路, 涉及化学过程或太空旅行此外大型复杂系统.

在那些谁讲的脸上那模拟计算机是复杂的程序.

模拟元件, 计算精度是没有那么大相比，你可以用数字计算机得到了什么, 但对于大多数的工作不够好.

许多真的很难的问题已经解决了这个方法. 这些计算机解答了计算，你不能发现自己在纸上缺乏一个合适的解决方案.

当今数学软件轻松解决复杂问题, 不可能的，直到上世纪七十年代.

一个这样的系统模拟第一阿波罗登月计划美国宇航局休斯顿.

大型数字系统模拟从地球的长途飞行月球而一对模拟计算机模拟阿波罗宇宙飞船的快速动态在初始和最终条件.

允许模拟和数码相机交换数据的ADC和DAC接口. 你能想象复杂的公式可以用杂糅模拟 .

混合动力系统也被用于航空航天和石化公司. 一个类似的系统使用由贝尔直升机在沃斯堡，他们模拟了直升机项目.

大多数这些模拟计算机都是迭代一个它们被用于快速补充和问题得到解决，并一再缩减每秒多少次.

这可能显示在示波器上的图形结果. 通过允许有权查看的问题，并优化设计的溶液的动态相互作用.

第一操作阀

第一运算放大器分别为K个2-W¯¯构成具有两个真空管 12斧头7.

所述第一操作的商业通用, 它是由乔治生产. 菲尔布里克研究股份有限公司NEL 1952. 被称为K2-W, 围绕两个双三极管一起建造安装有一个八进制插座 (8-销) 为便于安装和维修电子设备的时间框架. 是什么让可能盘旋此之后仅仅从军事秘密拍摄.

示意图示出了两个管, 一起到十个电阻和两个电容, 一个非常简单的设计，但, 让我们记住，这是 1952:

如果你不知道的真空管, 它们以这样的方式操作类似于N沟道MOSFET, 他们带领更多的电流时，控制栅极 (虚线) 它是相对于阴极更积极 (近管道符号的底部折叠线) 并进行较少的电流，当控制网格是不太积极 (以上的负) 对于阴极. 左双三极管管作为差分对操作, 转换差分输入 (反相和非反相) 在一个单一的电压信号放大. 通过分压器第二阀的左侧三极管控制栅极的这种导频信号 (1 MΩ-2,2MΩ). 该三极管放大并反相的差动对的输出到一个更高的电压增益, 然后经放大的信号被耦合到相同的管的第二三极管在非反相放大器配置为一个电流放大. 我因 “霓虹灯管” 充当稳压器, 它们的行为是类似的半导体的齐纳二极管, 他们的任务是在两个三极管放大之间的耦合提供偏置电压.

有了双电源电压 +/- 300 伏特, 此运算放大器允许输出上调 +/- 50 伏特, 它是非常差的用今天的标准.

基本特征是:

• 开路电压可变增益从 15.000 一个 20.000 (这取决于阀门老化)
• 爬的速度 12 伏特 / 微秒,
• 最大输出电流 1 毫安,
• 超过休息耗散 3 瓦 (不包括细丝!)

它花费的谦虚 24 美元则, 或多或少各地 800 今天的美元.

所有这些初步放大器的主要问题是，它必须平衡，以获得最高精度直流偏移.

今天，我们有优秀的放大器, 模拟乘法器和更高的分析其他模拟部件.

有好几次我问将是有意义的一个现代版的模拟计算机的?

也许这可能是一些不良的计算问题的解决方案的研究现状.

一个特殊的模拟计算机可以建立快速模拟方程，用等用的各种变量能力的发挥. 这当然会更小, 更便宜，比以往的怪物更精确. 模拟电路本质上仍然快于数字，所以也许它可能发生.

然而, 现在这是一个失去技术. 随着数字eqiuipaggiati快速的计算机与DSP的数学公式软件仿真, 需要永远不能拥有模拟计算机?

真可惜.

但我想，我们可以说同样的许多其他丢失的电子技术.

回到未来模拟

虽然我documentavo网络可能整合思路的文章我遇到去年就发布.

其实, 他们已经创建了一个模拟/混合计算机独轮车. 它是在详细地IEEE文件中说明 :

ñ. Guo, 和. 黄, Ť. 更, 小号. 帕蒂尔, C. 高, 中号. 硕, 小号. Sethumadhavan, 和Y. Tsividis, “在连续时间高能效混合模拟/数字近似计算,” IEEE杂志固态电路的, 第一卷. 51, 没有. 7, PP. 1514-1524, 七月 2016 .

这证明，也许模拟计算机仍然有计算的地方.

该模拟是在计算中特别有效, 使几乎微不足道的微分方程. 与一个几乎即时解决. 与变量播放, 你可以尝试不同的情况和方案.

模拟计算机总是很快，但并不总是准确. 他们遭受痛苦和失调漂移, 部件公差和降解, 和模拟电路的其它类似疾病. 今天, 放大器和其它部件被极大地提高, 然后具有优越特性的模拟计算机是可以实现的. 主要的问题是: “这将是有益的, 用更快的处理器和廉价的今天?” 可能不会, 但你可以作出特别版本来解决特殊问题.

Tsividis教授和他的同事们在该方法中通过在单个芯片上建立一个模拟/混合计算电路信. 使用CMOS 65 纳米, 该计算机能够求解非线性微分方程的 4 为了°. 使用模拟块由在AB类运算放大器与数字辅助校准. 的计算精度是在下述范围 0,5% 一个 5%, 从不到一微秒级次，以几百微秒.

有问题的文章仅介绍计算机解方程 4 为了°, 但今天Tsividis和他的团队有一个芯片 16 为了°. 随着二这些卡片上, 他们创建的计算机 32 度以便通过USB端口接口到笔记本. 这样的系统可以解决在桌面上一些严重的问题 – 从大的模拟系统一个不错的变化 / 那充满整个房间的过去杂交.

大体, 模拟仍是一些问题的一个很好的解决方案. 然而, 这似乎并不可能，我们会永远看到的模拟/混合动力的商用电脑.

但是特殊的计算机可以很容易地与现代电路以合理的成本构成.

希望仍然不会死

据德尔桑尼奥在贝内文托大学的资助下海军研究办公室美国进行的研究, 超材料可被设计以便在通过它们的光信号执行“光子计算”, 从而奠定了未来的模拟计算机的理论基础.

超材料是人工创造的特殊的电磁特性的材料, 并且其宏观特征不仅取决于分子结构，但也由实施例的几何形状.