HYBRIDNÍ POČÍTAČE: VLASTNOSTI, TYPY, VÝHODY, PŘÍKLADY - TECHNOLOGIE - 2025

Tyto hybridní počítače jsou počítače, které mají vlastnosti analogových a digitálních strojů. Digitální zařízení se používá k řízení a řešení logicko-aritmetických operací, zatímco analogové zařízení se používá jako řešení pro diferenciální rovnice.

Obecně je přibližné řešení složitých rovnic získáno pomocí iteračních numerických metod, které vyžadují velké množství iterací, v závislosti na tom, jak dobrý je počáteční „semeno“ konečné hodnoty a jak velká je požadovaná přesnost.

Analogový hybridní počítač Hitachi 505. Obrázek přes philreichert.org

Analogové vybavení je obvykle úžasně rychlé, protože dokáže vyřešit nesmírně komplikované rovnice s tím, jak rychle signál prochází obvodem, což je úctyhodná část rychlosti světla.

Přesnost analogových počítačů však není dobrá, je omezena na tři nebo maximálně čtyři číslice přesnosti.

Na druhé straně digitální zařízení je vyráběno tak, aby řešení rovnic bylo dosaženo téměř přesné přesnosti, i když mnohem pomalejší ve srovnání s analogovými počítači.

Proto pro mnoho operací v reálném čase jsou tyto digitální výpočty příliš pomalé, aby byly užitečné, ale přesnost analogového počítače není dostatečná. Proto je důležitost hybridních počítačů.

vlastnosti

Kombinace analogových a digitálních komponent

Tyto počítače jsou založeny na počítačovém systému, který porovnává analogová zařízení s digitálními.

Analogové komponenty počítače obvykle operují složité matematické výpočty. Digitální komponenty jsou zodpovědné za aritmetické i logické operace a také za řízení systému.

V případě superpočítače to odpovídá kombinaci strojů schopných zpracovávat digitální a analogové signály. Hybridní počítač poskytuje vhodný způsob provádění vysoce složitých simulací.

To nejlepší z analogového a digitálního světa

Vytvořením tohoto typu integrovaného počítače jsou snadno dostupné výhody analogového i digitálního počítače.

Hybridní počítač je ohromně rychlý, pokud jde o řešení rovnic, i když jsou výpočty nesmírně složité. Je tomu tak díky přítomnosti nezbytných analogových komponentů při konstrukci zařízení.

Proto může hybridní počítač řešit rovnice se stejnou schopností jako analogový stroj. Navíc digitální prvky slouží k vyloučení jedné z hlavních nevýhod zcela analogového zařízení.

Ve srovnání je rozsah přesnosti v analogovém počítači omezený, zatímco přesnost s digitálním počítačem je mnohem vyšší.

Díky integraci prvků, které umožňují digitálnímu počítači daleko přesáhnout tři nebo čtyři číslice přesnosti, umožňuje hybridní výpočetní zpracování manipulaci s rovnicemi mnohem rychleji než s digitální možností.

Jinými slovy, hybridní výpočetní technika nabízí jak rychlost, tak přesnost, což eliminuje nutnost, aby se uživatel spokojil pouze s digitálním nebo analogovým počítačem.

Technické aplikace

Hybridní zařízení je v zásadě určeno pro technické aplikace, kde se pracuje nejen s diskrétními daty, ale také s kontinuálními. To znamená, že umožňují zpracování těchto dvou typů dat.

Analogové i hybridní počítače jsou účelové počítače a jejich aplikace jsou předdefinovány v době návrhu.

Typy

2 v 1 PC

V případě notebooku se termín „hybridní počítač“ používá k označení počítače typu 2 v 1. Tento typ počítače se skládá z oddělitelné obrazovky a klávesnice, čímž se kombinuje funkčnost notebooku a tabletu.

Tyto hybridní počítače mají sílu počítače a navíc odpojením klávesnice mají přenositelnost tabletu.

Tento hybridní počítač můžete například použít k provádění úkolů s ním během dne a poté oddělením obrazovky, abyste si ho mohli užívat při procházení postele na Facebooku a Instagramu.

Velké hybridní elektronické počítače

Byly používány rozsáhle od šedesátých let do poloviny osmdesátých let a měly několik set operačních zesilovačů.

Řešili nesmírně složité a rozsáhlé množiny matematických modelů diferenciálních rovnic.

Například kosmický let o šesti stupních volnosti, kinetika exotermních chemických reakcí, kontrolní systémy pro potravinářské závody a lidský imunosupresivní systém.

Hybridní systémy pro obecné použití

Jsou to počítače, které se vyznačují tím, že jsou schopny používat různé aplikace nebo umět řešit řadu typů problémů.

Mnoho z těchto typů hybridních počítačů byly současně systémy pro zvláštní účely, což byly hybridní počítače na částečný úvazek, kde bylo možné získat výsledek určitou rychlostí.

Hybridní vyhrazené počítače

Zahrnují statické programy, které nelze upravit. Obvykle jsou zabudovány do fyzických systémů, které se běžně používají jako simulátory subsystémů, kontroléry funkcí nebo výstupní analyzátory.

Pneumatický počítač například používá vzduchové měchy a trysky pro generování přesných funkcí násobení, dělení nebo druhé odmocniny vstupních signálů, které kódují data jako tlak vzduchu.

Výhody a nevýhody

- Výhoda

Rychlost

Tyto počítače mají enormní výpočetní rychlost díky konfiguraci nabízené analogovým systémem. To je docela užitečné při hledání numerických výsledků pro diferenciální rovnice, jako v případě simulace letu.

Pro tyto účely byly použity analogové systémy, protože byly rychlejší než digitální počítače a poskytovaly řešení za kratší dobu. Přesnost těchto výsledků však byla sporná.

Hybridní počítač tak poskytuje rychlé a přesné výsledky, protože je nesmírně užitečný, když se snaží řešit složité rovnice v reálném čase a je nezbytné získat výsledky okamžitě.

Velká přesnost

Výsledky získané s hybridním zařízením se ukázaly být mnohem přesnější a výhodnější než výsledky předchozích strojů. Důvodem je digitální součást hybridního počítače.

U hybridního počítače jsou "zárodečné" hodnoty generovány rychle, i když nejsou matematicky přesné, protože této hodnoty je dosaženo pomocí front-end analogového zpracování.

Tato hodnota je odeslána na digitální frontend, který iteračním procesem získá přesné číselné semeno. Celkový čas potřebný k výpočtu této přesné hodnoty je mnohem menší než při použití analogového nebo digitálního počítače.

Online zpracování dat

Hodnota hybridního počítače je snadno vidět, když je potřeba spravovat rovnice v reálném čase.

Stejně jako přísně analogové zařízení by poskytovalo rychlé návraty, které nejsou zcela přesné, a digitální zařízení by poskytovalo přesnější odpovědi, které by výpočet déle trvalo, i hybridní přístup vám umožní získat odpovědi spíše než později.

Tyto odpovědi jsou také podrobnější a užitečnější než rychlé odpovědi poskytované analogovým zařízením.

- Nevýhoda

V modernější době nahradily procesory digitálních signálů potřebu hybridních počítačů.

Hybridní systém

Je důležité vzít v úvahu, že skutečný hybridní počítač není pouze hybridní systém. Hybridní počítač je sestaven s nezbytnými komponenty, které umožňují zařízení pracovat s rychlostí a přesností.

Produkty uváděné na trh jako hybridní systémy nejsou ničím jiným než digitálním počítačovým zařízením, které bylo pro vstup doplněno převodníkem z analogového na digitální a převodníkem z digitálního na analogový pro správu výstupu.

Takový systém je obvykle považován za méně účinný než skutečný hybridní počítač.

Příklady

Plynová čerpadla v čerpací stanici obsahují procesor, který převádí měření průtoku paliva na hodnoty odpovídající množství a ceně.

V podnikání mohou být tyto počítače použity v chemickém průmyslu jako systémy řízení procesů.

HRS-100

Příkladem samostatného hybridního počítače je HRS-100, který byl v 70. letech značně používán.

Byl vynalezen a vyvinut ke studiu dynamických systémů v reálném a zrychleném časovém měřítku. Také pro efektivní řešení širokého spektra vědeckých úkolů v ústavech SSSR.

Lékařské oblasti

EKG, echokardiogram, ultrazvuk a monitorovací zařízení Holter jsou příklady hybridních počítačů.

Mnoho z diagnóz používaných v lékařské oblasti spadá do této kategorie.

Například v jednotkách intenzivní péče v nemocnicích se používá analogové zařízení, které měří krevní tlak a teplotu pacienta. Tyto hodnoty jsou převedeny a zobrazeny na digitálním displeji v numerické podobě.

Vzhledem k rychlosti, s jakou mohou hybridní počítače zpracovávat data, probíhá výzkum online zpracování dat.

Ve skutečnosti byl hybridní počítač nainstalován v Ohio University Center pro biomedicínské inženýrství, kde jsou data srdeční katetrizace přenášena z různých nemocnic do hybridního počítače pomocí infračerveného optického mechanismu.

Tato data jsou analyzována v reálném čase a výsledky jsou okamžitě k dispozici lékaři. Čekací doba mezi katetrizačním postupem a generováním výsledků je tedy značně zkrácena.

HP Envy x2

Je to ultrathinový hybridní osobní počítač, který poskytuje výhodu spočívající ve vestavění dvou zařízení do jednoho. Je to notebook, který lze také použít jako tablet.

Obsahuje obrazovku, kterou lze odstranit a stát se tabletem, a to tak, že ji z klávesnice odstraníte magnetickým uzávěrem.

Reference

1. Definice (2019). Definice pro hybridní počítač. Převzato z: definic.net.
2. Wise Geek (2019). Co je to hybridní počítač? Převzato z: wisegeek.com.
3. Centrum pro výpočetní historii (2019). Co je hybridní počítač a proč? Převzato z: computinghistory.org.uk.
4. Sciencing (2019). Druhy hybridních počítačů. Převzato z: sciencing.com.
5. Asba Lee (2019). Výhody hybridních počítačů. Převzato z: techwalla.com.
6. Počítačová naděje (2019). Hybridní počítač. Převzato z: computerhope.com.