Цифровые и аналоговые вычислительные машины

Все приведенные выше факты относятся к истории т. н. цифровой вычислительной техники, в которой информация представлена в дискретной форме (в форме чисел, кодов, знаков). Однако большинство физических величин может принимать значение из непрерывного множества — континуума. Существуют вычислительные устройства, оперирующие непрерывной информацией (пример — логарифмическая линейка, где информация представлена отрезками длины). Существует и целый класс электронных вычислительных машин — т. н. аналоговые, информация в которых представляется непрерывными значениями электрического напряжения или тока. Принцип работы таких машин — в построении электрических цепей, процессы в которых описываются теми дифференциальными уравнениями, которые требуется решить.

Рис. 1.1. Модель: а — механическая система; б — "аналогичная" ей электрическая цепь

Классический пример такого подхода показан на рис. 1.1. Например, требуется изучить поведение механической колебательной системы, описываемой дифференциальным уравнением (1.1). Подберем электрическую цепь, процессы в которой описываются тем же дифференциальным уравнением с точностью до обозначений (1.2). Между механическими величинами (рис. 1.1, а) и электрическими (рис. 1.1, б) существует соответствие (сравните уравнения (1.1) и (1.2)).

(1.1)

(1.2)

(Страница15)

Таким образом, для механического устройства можно подобрать электрическую цепь, процессы в которой описываются аналогичными дифференциальными уравнениями. Или, для заданного дифференциального уравнения (системы) построить электрическую цепь, которая описывается этим уравнением.

Существует хорошо отработанная методика синтеза таких цепей и наборы функциональных блоков (АВМ), позволяющие собирать и исследовать синтезированные цепи.

Достоинства АВМ: простота подготовки решения, высокая скорость решения.

Недостатки АВМ: неуниверсальность (предназначены только для решения дифференциальных уравнений) и низкая точность решения.

В настоящее время АВМ находят применение лишь в ограниченных областях технического моделирования. Поэтому в дальнейшем будем употреблять термин "ЭВМ", имея в виду только цифровые вычислительные машины, как это принято в современной терминологии.

Дата добавления: 2015-04-25