하이브리드 컴퓨터 : 기능, 유형, 장점, 예 - 과학 기술 - 2024

하이브리드 컴퓨터는 아날로그와 디지털 기계의 기능이있는 컴퓨터입니다. 디지털 장치는 논리 산술 연산을 제어하고 해결하는 데 사용되는 반면 아날로그 장치는 미분 방정식의 해석기로 사용됩니다.

일반적으로 복잡한 방정식의 근사 솔루션은 최종 값의 초기 "시드"가 얼마나 좋은지와 원하는 정밀도에 따라 많은 반복이 필요한 반복적 인 수치 방법을 사용하여 얻습니다.

Hitachi 505 아날로그 하이브리드 컴퓨터. philreichert.org를 통한 이미지

아날로그 장비는 일반적으로 빛의 속도의 상당 부분 인 회로를 통해 신호가 얼마나 빨리 이동하는지에 대한 매우 복잡한 방정식을 풀 수 있기 때문에 놀랍도록 빠릅니다.

그러나 아날로그 컴퓨터의 정밀도는 좋지 않아 정밀도가 3 자리 또는 최대 4 자리로 제한됩니다.

반면에, 디지털 장비는 아날로그 컴퓨터에 비해 훨씬 느리지 만 방정식의 솔루션이 거의 정확한 정밀도를 갖도록 제조됩니다.

따라서 많은 실시간 작업의 경우 이러한 디지털 계산이 너무 느려 유용하지 못하지만 아날로그 컴퓨터의 정밀도도 충분하지 않습니다. 따라서 하이브리드 컴퓨터의 중요성.

형질

아날로그 및 디지털 구성 요소의 조합

이러한 컴퓨터는 아날로그 장치와 디지털 장치를 일치시키는 컴퓨터 시스템을 기반으로합니다.

일반적으로 컴퓨터의 아날로그 구성 요소는 복잡한 수학적 계산을 수행합니다. 디지털 구성 요소는 산술 및 논리 연산을 담당하며 시스템을 제어하는 ​​데 사용됩니다.

슈퍼 컴퓨터의 경우 디지털 및 아날로그 신호를 처리 할 수있는 기계의 조합에 해당합니다. 하이브리드 컴퓨터는 매우 복잡한 시뮬레이션을 수행하는 데 적합한 방법을 제공합니다.

아날로그 및 디지털 세계의 최고

이러한 유형의 통합 컴퓨터를 만들면 아날로그 및 디지털 컴퓨팅의 이점을 쉽게 사용할 수 있습니다.

하이브리드 컴퓨터는 계산이 엄청나게 복잡하더라도 방정식을 풀 때 엄청나게 빠릅니다. 이는 장비 설계에 필수적인 아날로그 구성 요소가 있기 때문입니다.

따라서 하이브리드 컴퓨터는 아날로그 기계와 동일한 능력으로 방정식을 풀 수 있습니다. 또한 디지털 요소는 완전히 아날로그 장치의 주요 단점 중 하나를 배제하는 역할을합니다.

비교 측면에서 아날로그 컴퓨터의 정밀도 범위는 제한되어 있지만 디지털 컴퓨터의 정밀도는 훨씬 높습니다.

디지털 컴퓨터가 3 자리 또는 4 자리 정밀도를 훨씬 초과 할 수 있도록하는 요소를 통합함으로써 하이브리드 컴퓨팅을 사용하면 디지털 옵션 만 사용하는 것보다 훨씬 더 빠르게 방정식을 처리 할 수 ​​있습니다.

즉, 하이브리드 컴퓨팅은 속도와 정확성을 모두 제공하므로 사용자가 디지털 또는 아날로그 컴퓨터에 만족할 필요가 없습니다.

기술 응용

하이브리드 장비는 본질적으로 개별 데이터가 처리 될뿐만 아니라 연속적인 기술 애플리케이션을위한 것입니다. 즉,이 두 가지 유형의 데이터를 처리 할 수 ​​있습니다.

아날로그 및 하이브리드 컴퓨터는 모두 특수 목적 컴퓨터이며 해당 응용 프로그램은 설계시 미리 정의됩니다.

종류

2 in 1 PC

노트북의 경우 "하이브리드 컴퓨터"라는 용어는 2-in-1 PC를 가리키는 데 사용되며, 이러한 유형의 PC는 분리 가능한 화면과 키보드로 구성되어 노트북과 태블릿의 기능을 결합한 것입니다.

이 하이브리드 컴퓨터는 컴퓨터의 힘을 가지고 있으며 추가로 키보드를 분리하면 태블릿의 휴대 성을 갖게됩니다.

예를 들어,이 하이브리드 컴퓨터는 낮 동안 작업을 수행 한 다음 화면을 분리하여 페이스 북과 인스 타 그램에서 침대 브라우징을 즐길 수 있습니다.

대형 하이브리드 전자 컴퓨터

1960 년대부터 1980 년대 중반까지 광범위하게 사용되었으며 수백 대의 연산 증폭기가있었습니다.

그들은 엄청나게 복잡하고 광범위한 미분 방정식의 수학적 모델 세트를 해결했습니다.

예를 들어, 6 자유도 우주 비행, 발열 화학 반응의 동역학, 식품 가공 공장의 제어 시스템 및 인간 면역 억제 시스템이 있습니다.

범용 하이브리드 시스템

그들은 다른 응용 프로그램을 사용할 수 있거나 다양한 유형의 문제를 해결할 수있는 특성을 가진 컴퓨터입니다.

이러한 유형의 하이브리드 컴퓨터 중 상당수는 특정 속도로 결과를 얻을 수있는 파트 타임 하이브리드 컴퓨터였던 한때 특수 목적 시스템이었습니다.

하이브리드 전용 컴퓨터

여기에는 조정할 수없는 정적 프로그램이 포함됩니다. 일반적으로 서브 시스템 시뮬레이터, 기능 컨트롤러 또는 출력 분석기로 사용되는 물리적 시스템에 내장됩니다.

예를 들어, 공압 컴퓨터는 공기 벨로우즈와 노즐을 사용하여 입력 신호의 정확한 곱셈, 나눗셈 또는 제곱근 함수를 생성하고 데이터를 기압으로 인코딩합니다.

장점과 단점

-장점

속도

이러한 컴퓨터는 아날로그 시스템에서 제공하는 구성 덕분에 엄청난 컴퓨팅 속도를 제공합니다. 이것은 비행 시뮬레이션의 경우와 같이 미분 방정식에 대한 수치 결과를 찾을 때 매우 유용합니다.

이러한 목적을 위해 아날로그 시스템은 디지털 컴퓨터보다 빠르며 더 짧은 시간에 솔루션을 제공하기 때문에 사용되었습니다. 그러나 이러한 결과의 정확성은 의심 스럽습니다.

따라서 하이브리드 컴퓨터는 빠르고 정확한 결과를 제공하며 복잡한 방정식을 실시간으로 풀려고 할 때 매우 유용하며 결과를 즉시 얻는 것이 필수적입니다.

뛰어난 정밀도

하이브리드 장비로 얻은 결과는 이전 장비보다 훨씬 정확하고 수익성이 높은 것으로 나타났습니다. 이것은 하이브리드 컴퓨터의 디지털 구성 요소 때문입니다.

하이브리드 컴퓨터를 사용하면 "시드"값이 수학적으로 정확하지는 않지만 빠르게 생성됩니다.이 값은 아날로그 컴퓨팅의 프런트 엔드에서 달성되기 때문입니다.

이 값은 반복적 인 프로세스를 통해 정확한 숫자 시드를 얻는 디지털 프런트 엔드로 전송됩니다. 이 정확한 값을 계산하는 데 필요한 총 시간은 아날로그 또는 디지털 전용 컴퓨터를 사용하는 것보다 훨씬 적습니다.

온라인 데이터 처리

하이브리드 컴퓨터의 가치는 방정식을 실시간으로 관리해야 할 때 쉽게 알 수 있습니다.

엄격하게 아날로그 장치가 완전히 정확하지 않은 빠른 수익을 제공하고 디지털 장치가 계산하는 데 더 오래 걸리는 더 정확한 응답을 제공하는 것처럼 하이브리드 접근 방식을 사용하면 나중에가 아닌 지금 답을 얻을 수 있습니다.

이러한 답변은 아날로그 장비에서 제공하는 빠른 답변보다 더 상세하고 유용합니다.

-단점

현대에는 디지털 신호 프로세서가 하이브리드 컴퓨터의 필요성을 대체했습니다.

하이브리드 시스템

진정한 하이브리드 컴퓨터는 단순한 하이브리드 시스템이 아니라는 점을 고려하는 것이 중요합니다. 하이브리드 컴퓨터는 장치가 빠르고 정확하게 작동 할 수 있도록 필요한 구성 요소로 제작되었습니다.

하이브리드 시스템으로 판매되는 제품은 입력을위한 아날로그-디지털 변환기와 출력을 관리하는 디지털-아날로그 변환기로 보완 된 디지털 컴퓨터 장비에 지나지 않습니다.

이러한 시스템은 일반적으로 진정한 하이브리드 컴퓨터보다 효율성이 떨어지는 것으로 간주됩니다.

예

주유소의 가스 펌프에는 연료 유량 측정 값을 수량 및 가격에 해당하는 값으로 변환하는 프로세서가 포함되어 있습니다.

비즈니스에서 이러한 컴퓨터는 화학 산업에서 공정 제어 시스템으로 사용될 수 있습니다.

HRS-100

독립형 하이브리드 컴퓨터의 예로는 1970 년대에 광범위하게 사용 된 HRS-100이 있습니다.

실제 및 가속 시간 척도에서 동적 시스템을 연구하기 위해 발명 및 개발되었습니다. 또한 소련 연구소의 광범위한 과학 과제를 효율적으로 해결하기 위해.

의료 분야

EKG, 심 초음파, 초음파 및 홀터 모니터링 기계는 하이브리드 컴퓨터의 예입니다.

의료 분야에서 사용되는 많은 진단이이 범주에 속합니다.

예를 들어, 병원의 중환자 실에서는 환자의 혈압과 체온을 측정하는 아날로그 장치가 사용됩니다. 이 값은 변환되어 숫자 형식으로 디지털 디스플레이에 표시됩니다.

하이브리드 컴퓨터가 데이터를 처리 할 수있는 속도를 고려하여 온라인 데이터 처리에 대한 연구가 진행되고 있습니다.

사실, 오하이오 대학 생물 의학 공학 센터에 하이브리드 컴퓨터가 설치되었으며, 여기에서 심장 도관 데이터는 적외선 광학 메커니즘을 통해 여러 병원에서 하이브리드 컴퓨터로 전송됩니다.

이 데이터는 실시간으로 분석되며 결과는 즉시 의사에게 제공됩니다. 따라서 카테터 삽입 절차와 결과 생성 사이의 대기 시간이 상당히 단축됩니다.

HP Envy x2

두 개의 장치가 하나에 내장 된 이점을 제공하는 초박형 하이브리드 개인용 컴퓨터입니다. 태블릿으로도 사용할 수있는 노트북입니다.

마그네틱 클로저를 통해 키보드에서 분리하여 태블릿으로 만들 수있는 화면이 포함되어 있습니다.

참고 문헌

1. 정의 (2019). 하이브리드 컴퓨터에 대한 정의. 출처 : definitions.net.
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