HYBRIDCOMPUTER: FUNKTIONEN, TYPEN, VORTEILE, BEISPIELE - TECHNOLOGIE - 2025

Die Hybridcomputer sind Computer mit Funktionen von analogen und digitalen Maschinen. Das digitale Gerät wird zur Steuerung und Lösung logisch-arithmetischer Operationen verwendet, während das analoge Gerät als Löser für Differentialgleichungen verwendet wird.

Im Allgemeinen wird eine ungefähre Lösung komplexer Gleichungen unter Verwendung iterativer numerischer Methoden erhalten, die eine große Anzahl von Iterationen erfordern, abhängig davon, wie gut der anfängliche "Keim" des Endwerts ist und wie viel Präzision gewünscht wird.

Analoger Hybridcomputer Hitachi 505. Bild über philreichert.org

Analoge Geräte sind in der Regel erstaunlich schnell, da sie immens komplizierte Gleichungen damit lösen können, wie schnell sich das Signal durch die Schaltung bewegt, was einen beachtlichen Teil der Lichtgeschwindigkeit darstellt.

Die Genauigkeit von analogen Computern ist jedoch nicht gut und auf drei oder maximal vier Stellen beschränkt.

Andererseits werden digitale Geräte so hergestellt, dass die Lösung der Gleichungen nahezu genau ist, wenn auch im Vergleich zu analogen Computern viel langsamer.

Daher sind diese digitalen Berechnungen für viele Echtzeitoperationen zu langsam, um von Nutzen zu sein, aber die Präzision eines analogen Computers ist auch nicht ausreichend. Daher die Bedeutung von Hybridcomputern.

Eigenschaften

Kombination von analogen und digitalen Komponenten

Diese Computer basieren auf einem Computersystem, das analoge Geräte mit digitalen Geräten vergleicht.

Typischerweise arbeiten die analogen Komponenten des Computers mit komplexen mathematischen Berechnungen. Digitale Komponenten sind sowohl für arithmetische als auch für logische Operationen verantwortlich und werden zur Steuerung des Systems verwendet.

Im Fall eines Supercomputers entspricht dies einer Kombination von Maschinen, die digitale und analoge Signale verarbeiten können. Ein Hybridcomputer bietet eine geeignete Methode zur Durchführung hochkomplexer Simulationen.

Das Beste aus der analogen und digitalen Welt

Durch die Schaffung dieses integrierten Computertyps stehen die Vorteile des analogen und des digitalen Rechnens zur Verfügung.

Ein Hybridcomputer ist unglaublich schnell, wenn es darum geht, Gleichungen zu lösen, selbst wenn die Berechnungen immens komplex sind. Dies ist dank des Vorhandenseins wesentlicher analoger Komponenten für das Design der Geräte möglich.

Daher kann der Hybridcomputer Gleichungen mit der gleichen Fähigkeit wie eine analoge Maschine lösen. Darüber hinaus dienen digitale Elemente dazu, einen der Hauptnachteile eines vollständig analogen Geräts auszuschließen.

Im Vergleich ist der Genauigkeitsbereich in einem analogen Computer begrenzt, während die Genauigkeit in einem digitalen Computer viel höher ist.

Durch die Integration der Elemente, die es einem digitalen Computer ermöglichen, drei oder vier Stellen Präzision weit zu überschreiten, können durch Hybrid-Computing Gleichungen viel schneller verarbeitet werden als mit der digitalen Option allein.

Mit anderen Worten, Hybrid-Computing bietet sowohl Geschwindigkeit als auch Genauigkeit, sodass sich der Benutzer nicht nur mit einem digitalen oder analogen Computer zufrieden geben muss.

Technische Anwendungen

Hybridgeräte sind im Wesentlichen für technische Anwendungen gedacht, bei denen nicht nur diskrete Daten verarbeitet werden, sondern auch kontinuierlich. Das heißt, sie ermöglichen die Verarbeitung dieser beiden Datentypen.

Sowohl analoge als auch Hybridcomputer sind speziell entwickelte Computer, und ihre Anwendungen sind zum Zeitpunkt des Entwurfs vordefiniert.

Typen

2 in 1 PC

Bei einem Laptop bezieht sich der Begriff "Hybridcomputer" auf einen 2-in-1-PC. Dieser PC-Typ besteht aus einem abnehmbaren Bildschirm und einer Tastatur, wodurch die Funktionalität eines Laptops und eines Tablets kombiniert wird.

Diese Hybridcomputer haben die Leistung eines Computers und zusätzlich durch Trennen der Tastatur die Portabilität eines Tablets.

Zum Beispiel könnte dieser Hybridcomputer verwendet werden, um tagsüber Aufgaben damit auszuführen und dann den Bildschirm zu trennen, um ihn beim Surfen im Bett auf Facebook und Instagram zu genießen.

Große elektronische Hybridcomputer

Sie wurden von den 1960er bis Mitte der 1980er Jahre ausgiebig eingesetzt und verfügten über mehrere hundert Operationsverstärker.

Sie lösten enorm komplexe und umfangreiche Sätze mathematischer Modelle von Differentialgleichungen.

Zum Beispiel Raumflüge mit sechs Freiheitsgraden, Kinetik exothermer chemischer Reaktionen, Kontrollsysteme für Lebensmittelverarbeitungsbetriebe und das menschliche Immunsuppressivsystem.

Allzweck-Hybridsysteme

Es handelt sich um Computer, die die Eigenschaft haben, unterschiedliche Anwendungen verwenden oder zahlreiche Arten von Problemen lösen zu können.

Viele dieser Arten von Hybridcomputern waren zu einem bestimmten Zeitpunkt Spezialsysteme, wobei es sich um Teilzeit-Hybridcomputer handelte, bei denen das Ergebnis mit einer bestimmten Geschwindigkeit erzielt werden konnte.

Hybride dedizierte Computer

Dazu gehören statische Programme, die nicht angepasst werden können. Sie sind normalerweise in physische Systeme eingebettet, die üblicherweise als Subsystem-Simulatoren, Funktionscontroller oder Ausgangsanalysatoren verwendet werden.

Beispielsweise verwendet der pneumatische Computer Luftbälge und -düsen, um präzise Multiplikations-, Divisions- oder Quadratwurzelfunktionen der Eingangssignale zu erzeugen und die Daten als Luftdrücke zu codieren.

Vorteile und Nachteile

- Vorteil

Geschwindigkeit

Diese Computer haben dank der Konfiguration des analogen Systems eine enorme Rechengeschwindigkeit. Dies ist sehr nützlich, wenn Sie nach numerischen Ergebnissen für Differentialgleichungen suchen, wie im Fall der Flugsimulation.

Zu diesem Zweck wurden analoge Systeme verwendet, da sie schneller als digitale Computer waren und Lösungen in kürzerer Zeit bereitstellten. Die Genauigkeit dieser Ergebnisse war jedoch fraglich.

Ein Hybridcomputer liefert daher schnelle und genaue Ergebnisse, was bei der Lösung komplexer Gleichungen in Echtzeit von großem Nutzen ist, und es ist wichtig, die Ergebnisse sofort zu erhalten.

Große Präzision

Die mit Hybridgeräten erzielten Ergebnisse sind viel genauer und rentabler als die der vorherigen Maschinen. Dies liegt an der digitalen Komponente des Hybridcomputers.

Mit dem Hybridcomputer werden die "Startwerte" schnell generiert, ohne jedoch mathematisch genau zu sein, da dieser Wert mit dem Front-End des analogen Rechnens erreicht wird.

Dieser Wert wird an das digitale Frontend gesendet, das durch einen iterativen Prozess einen präzisen numerischen Startwert erhält. Die Gesamtzeit, die zur Berechnung dieses genauen Werts benötigt wird, ist viel geringer als bei Verwendung eines reinen analogen oder digitalen Computers.

Online-Datenverarbeitung

Der Wert eines Hybridcomputers ist leicht zu erkennen, wenn Gleichungen in Echtzeit verwaltet werden müssen.

So wie ein streng analoges Gerät schnelle Rückgaben liefern würde, die nicht ganz genau sind, und ein digitales Gerät genauere Antworten liefern würde, deren Berechnung länger dauern würde, ermöglicht der hybride Ansatz Antworten jetzt und nicht später.

Diese Antworten sind auch detaillierter und nützlicher als die schnellen Antworten von analogen Geräten.

- Nachteil

In neueren Zeiten haben digitale Signalprozessoren die Notwendigkeit von Hybridcomputern ersetzt.

Hybrid System

Es ist wichtig zu berücksichtigen, dass ein echter Hybridcomputer nicht einfach ein Hybridsystem ist. Der Hybridcomputer ist mit den erforderlichen Komponenten ausgestattet, damit das Gerät schnell und präzise arbeiten kann.

Produkte, die als Hybridsysteme vermarktet werden, sind nichts anderes als digitale Computergeräte, die mit einem Analog-Digital-Wandler für den Eingang und einem Digital-Analog-Wandler für die Verwaltung des Ausgangs ergänzt wurden.

Ein solches System wird typischerweise als weniger effizient angesehen als ein echter Hybridcomputer.

Beispiele

Die Gaspumpen in einer Tankstelle enthalten einen Prozessor, der die Kraftstoffdurchflussmessung in Werte umwandelt, die Menge und Preis entsprechen.

In der Wirtschaft können diese Computer in der chemischen Industrie als Prozessleitsysteme eingesetzt werden.

HRS-100

Ein Beispiel für einen eigenständigen Hybridcomputer ist der HRS-100, der in den 1970er Jahren ausgiebig eingesetzt wurde.

Es wurde erfunden und entwickelt, um dynamische Systeme auf der realen und beschleunigten Zeitskala zu untersuchen. Auch zur effizienten Lösung einer Vielzahl wissenschaftlicher Aufgaben in den Instituten der UdSSR.

Medizinischer Bereich

EKG-, Echokardiogramm-, Ultraschall- und Holter-Überwachungsgeräte sind Beispiele für Hybridcomputer.

Viele der im medizinischen Bereich verwendeten Diagnosen fallen in diese Kategorie.

Beispielsweise wird auf der Intensivstation von Krankenhäusern ein analoges Gerät verwendet, das den Blutdruck und die Temperatur des Patienten misst. Diese Werte werden konvertiert und in numerischer Form auf einer Digitalanzeige angezeigt.

Angesichts der Geschwindigkeit, mit der Hybridcomputer Daten verarbeiten können, wird die Online-Verarbeitung von Daten untersucht.

Tatsächlich wurde am Ohio University Center for Biomedical Engineering ein Hybridcomputer installiert, bei dem Herzkatheterisierungsdaten über einen optischen Infrarotmechanismus von verschiedenen Krankenhäusern an den Hybridcomputer übertragen werden.

Diese Daten werden in Echtzeit analysiert und die Ergebnisse stehen dem Arzt sofort zur Verfügung. Dadurch wird die Wartezeit zwischen dem Katheterisierungsvorgang und der Ergebnisgenerierung erheblich verkürzt.

HP Envy x2

Es ist ein ultradünner Hybrid-Personalcomputer, der den Vorteil bietet, dass zwei Geräte in einem eingebaut sind. Es ist ein Laptop, der auch als Tablet verwendet werden kann.

Es enthält einen Bildschirm, der entfernt werden kann, um ein Tablet zu werden, indem er durch einen Magnetverschluss von der Tastatur abgenommen wird.

Verweise

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