Computador híbrido - Hybrid computer
Computadores híbridos são computadores que exibem recursos de computadores analógicos e computadores digitais . O componente digital normalmente serve como o controlador e fornece operações lógicas e numéricas , enquanto o componente analógico geralmente serve como um solucionador de equações diferenciais e outras equações matematicamente complexas. O primeiro sistema de computação híbrida para desktop foi o Hycomp 250, lançado pela Packard Bell em 1961. Outro exemplo inicial foi o HYDAC 2400, um computador híbrido integrado lançado pela EAI em 1963. Na década de 1980, Marconi Space and Defense Systems Limited (sob Peggy Hodges ) desenvolveram seu "Starglow Hybrid Computer", que consistia em três computadores analógicos EAI 8812 ligados a um computador digital EAI 8100, este último também ligado a um computador digital SEL 3200. No final do século 20, os híbridos diminuíram com o aumento da capacidade dos computadores digitais, incluindo processadores de sinais digitais .
Em geral, os computadores analógicos são extraordinariamente rápidos, pois são capazes de resolver a maioria das equações matematicamente complexas na taxa em que um sinal atravessa o circuito, que geralmente é uma fração apreciável da velocidade da luz. Por outro lado, a precisão dos computadores analógicos não é boa; eles são limitados a três ou, no máximo, quatro dígitos de precisão.
Os computadores digitais podem ser construídos para levar a solução de equações a uma precisão quase ilimitada, mas muito lentamente em comparação com os computadores analógicos. Geralmente, equações matemáticas complexas são aproximadas usando métodos iterativos que levam um grande número de iterações, dependendo de quão boa é a "estimativa" inicial no valor final e quanta precisão é desejada. (Esta estimativa inicial é conhecida como "semente" numérica.) Para muitas operações em tempo real no século 20, esses cálculos digitais eram muito lentos para serem úteis (por exemplo, para radares de matriz de fase de frequência muito alta ou para cálculos meteorológicos ), mas a precisão de um computador analógico é insuficiente.
Os computadores híbridos podem ser usados para obter um valor de 'semente' muito bom, mas relativamente impreciso , usando um front-end de computador analógico, que é então alimentado em um processo iterativo de computador digital para atingir o grau final de precisão desejado. Com uma semente numérica altamente precisa de três ou quatro dígitos, o tempo total de computação digital para atingir a precisão desejada é drasticamente reduzido, uma vez que são necessárias muito menos iterações. Um dos principais problemas técnicos a serem superados em computadores híbridos é minimizar o ruído do computador digital em elementos de computação analógica e sistemas de aterramento.
Considere que o sistema nervoso dos animais é uma forma de computador híbrido. Os sinais passam pelas sinapses de uma célula nervosa para a próxima como pacotes discretos (digitais) de produtos químicos, que são então somados dentro da célula nervosa de forma analógica, construindo um potencial eletroquímico até que seu limite seja alcançado, após o que ele descarrega e envia uma série de pacotes digitais para a próxima célula nervosa. As vantagens são pelo menos três vezes: o ruído dentro do sistema é minimizado (e tende a não ser aditivo), nenhum sistema de aterramento comum é necessário e há degradação mínima do sinal, mesmo se houver diferenças substanciais na atividade das células ao longo de um caminho (apenas os atrasos do sinal tendem a variar). As células nervosas individuais são análogas a computadores analógicos; as sinapses são análogas aos computadores digitais.
Os computadores híbridos são diferentes dos sistemas híbridos . Este último pode ser não mais do que um computador digital equipado com um conversor analógico para digital na entrada e / ou um conversor digital para analógico na saída, para converter sinais analógicos para processamento de sinal digital comum e , inversamente , por exemplo, , para conduzir sistemas de controle físico, como servomecanismos .
Chip de computador híbrido VLSI
Em 2015, pesquisadores da Columbia University publicaram um artigo sobre um computador híbrido de pequena escala em tecnologia CMOS de 65 nm. Este computador híbrido VLSI de 4ª ordem contém 4 blocos integradores, 8 blocos de configuração de multiplicador / ganho, 8 blocos fanout para distribuição de sinais de modo de corrente, 2 ADCs, 2 DACs e 2 blocos SRAMs. Controladores digitais também são implementados no chip para executar as instruções externas. Um experimento de robô no artigo demonstra o uso do chip de computação híbrida nos aplicativos embarcados emergentes de baixo consumo de hoje.
Referências
links externos
- Uma nova ferramenta para a ciência por Daniel Greco e Ken Kuehl, The Wisconsin Engineer, novembro de 1972, reimpresso em fevereiro de 2001
- Nadel LD, Kramer MR, Shultheis DC, McCulloh TA (abril de 1977). “Um sistema de computador híbrido para uso em cardiologia”. Med Prog Technol . 4 (4): 185–91. PMID 865418 .
- "COMPUTAÇÃO HÍBRIDA: O QUÊ E POR QUÊ?" . Computadores e automação . XII (10): 10 -17. Outubro de 1963.