Гибридный компьютер, гибридная вычислительная машина, аналого-цифровая система — вид гибридной вычислительной системы (ГВС), сочетающий в себе свойства аналоговых и цифровых вычислительных устройств.
История Появление гибридных вычислительных систем было сопряжено с тем, что для ряда возникающих в технике задач моделирования сложных систем ни аналогового, ни цифрового методов не хватило.
Таковыми задачами стали:
Автоматическое управление быстро движущимися объектами; Оптимизация систем управления; Тренажёры авиационной, в особенности боевой техники. Цифровые машины соответствующей эпохи не имели достаточного быстродействия для обработки возникающих массивов данных в реальном времени, а аналоговые машины не позволяли достичь всего возможного разнообразия моделируемых ситуаций.
Поэтому было найдено решение разделить вычислительный процесс на несколько классов операций, после чего возложить наиболее сложную функциональную обработку сигналов на аналоговые модули системы, а алгоритмы принятия решений, сценарии и задание начальных и конечных условий — на цифровые модули.
Всё это позволило снизить затраты вычислительной мощности применяемых ЦВМ и повысить быстродействие получившихся гибридных систем.
Отличительные особенности В гибридной вычислительной системе устранены многие недостатки, свойственные каждому из типов вычислительных машин в отдельности, и объединены такие преимущества, как:
высокая точность и быстродействие; многообразие возможностей управления и программирования, присущее цифровым системам; непосредственное взаимодействие с контролируемой и управляемой аппаратурой, присущее аналоговым системам. отсутствие в критичных узлах дополнительных преобразований физических величин и обусловленных этим временных задержек и погрешностей дискретизации. сравнительно малое количество простых элементов, реализующих сложные функциональные зависимости, присущее аналоговым системам.
Архитектура Для взаимодействия аналоговых и цифровых узлов ГВМ применяются специальные устройства преобразования, в частности, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), управляемые усилители, коммутаторы и т. п.
Гибридные вычислительные системы строятся из следующих элементов:
Блоки АВМ и ЦВМ Преобразователи представления величин Устройства внутрисистемной связи Периферийное оборудование Эффективный гибридный комплекс может быть создан только в результате тщательного исследования предметной области, уточнения всех особенностей применения и детального анализа типичных задач. Поэтому говорить о какой-то единой архитектуре гибридных вычислительных систем в корне неверно.
Применение Гибридными системами эффективно решаются следующие основные группы задач:
Моделирование в реальном масштабе времени автоматических систем управления, содержащих как аналоговые, так и цифровые устройства; Воспроизведение в реальном масштабе времени процессов, содержащих высокочастотные составляющие и переменные, изменяющиеся в широком амплитудном и частотном диапазоне; Статистическое моделирование; Моделирование биологических систем; Решение уравнений в частных производных; Оптимизация систем управления.
Появление гибридных вычислительных систем было сопряжено с тем, что для ряда возникающих в технике задач моделирования сложных систем ни аналогового, ни цифрового методов не хватило.
Таковыми задачами стали:
Автоматическое управление быстро движущимися объектами;
Оптимизация систем управления;
Тренажёры авиационной, в особенности боевой техники.
Цифровые машины соответствующей эпохи не имели достаточного быстродействия для обработки возникающих массивов данных в реальном времени, а аналоговые машины не позволяли достичь всего возможного разнообразия моделируемых ситуаций.
Поэтому было найдено решение разделить вычислительный процесс на несколько классов операций, после чего возложить наиболее сложную функциональную обработку сигналов на аналоговые модули системы, а алгоритмы принятия решений, сценарии и задание начальных и конечных условий — на цифровые модули.
Всё это позволило снизить затраты вычислительной мощности применяемых ЦВМ и повысить быстродействие получившихся гибридных систем.
В гибридной вычислительной системе устранены многие недостатки, свойственные каждому из типов вычислительных машин в отдельности, и объединены такие преимущества, как:
высокая точность и быстродействие;
многообразие возможностей управления и программирования, присущее цифровым системам;
непосредственное взаимодействие с контролируемой и управляемой аппаратурой, присущее аналоговым системам.
отсутствие в критичных узлах дополнительных преобразований физических величин и обусловленных этим временных задержек и погрешностей дискретизации.
сравнительно малое количество простых элементов, реализующих сложные функциональные зависимости, присущее аналоговым системам.
Для взаимодействия аналоговых и цифровых узлов ГВМ применяются специальные устройства преобразования, в частности, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), управляемые усилители, коммутаторы и т. п.
Гибридные вычислительные системы строятся из следующих элементов:
Блоки АВМ и ЦВМ
Преобразователи представления величин
Устройства внутрисистемной связи
Периферийное оборудование
Эффективный гибридный комплекс может быть создан только в результате тщательного исследования предметной области, уточнения всех особенностей применения и детального анализа типичных задач. Поэтому говорить о какой-то единой архитектуре гибридных вычислительных систем в корне неверно.
Гибридными системами эффективно решаются следующие основные группы задач:
Моделирование в реальном масштабе времени автоматических систем управления, содержащих как аналоговые, так и цифровые устройства;
Воспроизведение в реальном масштабе времени процессов, содержащих высокочастотные составляющие и переменные, изменяющиеся в широком амплитудном и частотном диапазоне;
Статистическое моделирование;
Моделирование биологических систем;
Решение уравнений в частных производных;
Оптимизация систем управления.