Classificació d’ordinadors per processament de senyal analògic i digital

Content

• Processament de senyals
• 1. Processament de senyals analògics
• Implementació
• Exemples de dispositius i ordinadors analògics
• El destí dels ordinadors analògics
• 2. Processament de senyals digitals
• Diferències entre el processament de senyal analògic i digital
• 3. Processament de senyals híbrids

Alfred és un professor de llarga durada i entusiasta de la informàtica que treballa i soluciona problemes amb una àmplia gamma de dispositius informàtics.

Processament de senyals

El processament del senyal per ordinador es pot aconseguir mitjançant formes analògiques, digitals i híbrides. Un senyal es converteix en pols elèctric, ona de ràdio o llum mitjançant un procés conegut com a modulació.

Tot i que el concepte de processament de senyals pot ser tan simple com un corrent continu encès i apagat, també és tan complex com un corrent altern o electromagnètic.

La funció bàsica d'un ordinador és processar dades brutes en informació, una tasca que realitza el microprocessador. Perquè això passi, les dades han de recórrer alguna forma de camí. Aquesta via s’anomena senyal.

Els ordinadors utilitzen senyals analògics i digitalsen ordreper processar dades brutes en informació útil. Mentre que el primer és ràpid en processar els resultats, el segon proporciona la informació més precisa. En algun lloc intermedi hi ha el processament híbrid, que pretén combinar els avantatges de les tecnologies esmentades.

Els primers sistemes i artefactes fets a principis del segle XX eren analògics; els fabricats a finals del segle XX fins al segle XXI han estat en gran mesura digitals.

Des de llavors, els senyals analògics han estat substituïts per innovacions digitals.

La transició es va fer possible a causa de la necessitat de realitzar tasques de forma més ràpida i eficient amb menys desordre.

La indústria de la comunicació és un àmbit on la tecnologia va haver d’evolucionar ràpidament. Tot i que la telefonia analògica era senzilla d’utilitzar en el passat, es veia obstaculitzada a causa del preu i l’escalabilitat limitada.

La telefonia digital, però, ha proporcionat tarifes de trucades més barates, una millor qualitat de transmissió de trucades i una millor escalabilitat.

1. Processament de senyals analògics

Els humans percebem el món en forma analògica, cosa que explica per què tot el que veiem, parlem i escoltem es transmet en un flux continu i infinit d’informació. En cert sentit, el cervell humà és una mena de superordinador molt potent.

Els ordinadors analògics s’utilitzen per modelar quantitats mecàniques, elèctriques i hidràuliques de la natura per simular problemes o models a resoldre. Un procés de càlcul en execució és un fi en si mateix.

Utilitzant el rellotge analògic com a exemple, els dials de minuts i hores es mouen constantment per indicar l’hora. Podem mesurar visualment el temps passat o el temps a venir sense haver de circular entre els dígits del 0 al 9, tal com passa als rellotges digitals.

A diferència dels ordinadors contemporanis que es poden utilitzar per a tasques d’ús general a casa i a l’oficina, els dispositius analògics s’utilitzen / s’utilitzen per a tasques industrials específiques per mesurar paràmetres que varien contínuament.

Es van utilitzar i es poden utilitzar per manipular les següents quantitats físiques:

• voltatge
• temperatura
• pressió
• distància
• acceleració
• velocitat
• simulació
• força

Implementació

Els ordinadors analògics estan orientats a solucions cap a equacions diferencials, on el temps és el més importantvariable. Com que només produeixen senyals continus, les sortides no utilitzen la longitud de les paraules com a criteris per al càlcul final. Normalment, el càlcul i la sortida tenen lloc simultàniament.

Els primers principals ordinadors de senyalització analògica es van utilitzar per modelar i provar diversos tipus d'avions, ICBM (míssils balístics intercontinentals) i en nombroses instal·lacions industrials. Els primers anys els científics van recórrer a aquests sistemes per donar vida a les seves idees.

Per exemple, en intentar perfeccionar el sistema de suspensió en un disseny de cotxe, els sistemes es podrien utilitzar per simular i proporcionar als enginyers millors dissenys de suspensions resistents a la pressió.

Mentre els entorns experimentals es poguessin explicar mitjançant fórmules matemàtiques, també es podrien simular mitjançant artefactes analògics.

Les tasques es van simular al món real executant fórmules específiques i la sortida es va poder llegir en tensions elèctriques i diversos tipus de moviments mecànics.

Els ordinadors tradicionals no necessitaven necessàriament recursos d’emmagatzematge com a sortida perquè els càlculs es podien llegir i utilitzar en temps real.

Exemples de dispositius i ordinadors analògics

• Regla de diapositives
• Velocímetre
• Predictor de marees
• Termòmetre
• Rellotge analògic
• Nomograma: un dispositiu de càlcul gràfic
• Amplificador operacional
• Integrador mecànic
• Integradors elèctrics que resolen equacions diferencials parcials
• Norden bombsight
• Oscil·loscopi: s’utilitza per mesurar la tensió de l’instrument electrònic contra el temps.
• Voltímetre
• MONIAC ​​(Monetary National Income Analogue Computer): construït a Nova Zelanda el 1949 per modelar el procés econòmic nacional del Regne Unit.
• Ordinador integrador d’aigua: construït a Rússia el 1936 per resoldre equacions diferencials

El destí dels ordinadors analògics

Els ordinadors analògics han desaparegut dels establiments tradicionals i només es poden trobar en determinades universitats de recerca i instal·lacions industrials i com a models experimentals per als aficionats a la informàtica.

Els entusiastes de l’electrònica encara s’enfronten als reptes de modelatge de l’electrònica perquè ells mesurar les dades en temps real amb informació al contrari de algorítmicdadesprocessament en sistemes moderns.

També es recorden com a artificis experimentals i estaven lluny d’aconseguir el que els sistemes digitals han aconseguit amb escreix. Tot i defensar el processament paral·lel de maneres millors, es van quedar enrere quan es tractava de la usabilitat dels usuaris normals.

Per contra, els dispositius digitals s’han demostrat fàcils d’utilitzar i les dades resultants són fàcils de manipular i emmagatzemar.

Això no significa de cap manera que els dispositius analògics i els objectes memorables hagin desaparegut per sempre.És obvi que van jugar un paper important fins que va sorgir una millor metodologia de càlcul i moda sobre els ordinadors personals.

2. Processament de senyals digitals

Com suggereixen les paraules, la representació de dades es fa mitjançant l'ús de dígits binaris que es representen en números i lletres i símbols no numèrics.

A diferència dels ordinadors analògics que mesuren les dades a la informació de forma infinita, el processament de senyals digitals opera estimant l’entrada i sortida de dades mitjançant el mode binari 0 i 1, o bé la transmissió elèctrica ON i OFF discreta.

Els ordinadors digitals són capaços d’oferir dades més precises perquè manipulen operacions lògiques i aritmètiques com la multiplicació, suma, resta i divisió.

En el llenguatge profà, un sistema digital està dissenyat per processar càlculs aritmètics o lògics automàticament mitjançant dígits binaris en dos estats principals: 0 (zero) i 1 (un).

Altres avantatges són la versatilitat i precisió, i que són fàcilment reprogramables. A més, la majoria de la informació actual s’emmagatzema digitalment dins i fora de l’ordinador.

Els convertidors analògics a digitals (ADC) també s’utilitzen per transferir enregistraments analògics audiovisuals a l’ordinador amb finalitats d’emmagatzematge i edició.

Diferències entre el processament de senyal analògic i digital

La principal diferència entre els ordinadors digitals i analògics és la forma en què manegen les dades. Mentre que els ordinadors digitals utilitzen un llenguatge binari per tal d’efectuar amb precisió el càlcul, els ordinadors analògics manegen dades contínues, com ara canvis de voltatge i fluctuacions de temperatura per al càlcul de sortida.

3. Processament de senyals híbrids

Es tracta d’una combinació de funcions preferides en el processament de senyals analògics i digitals. Un sistema híbrid és capaç d’introduir dades analògiques i generar informació digital, o viceversa.

Des del punt de vista de la perspectiva, els ordinadors híbrids tenen tant la velocitat dels sistemes analògics com la precisió i la memòria dels aparells digitals.

Per exemple, es podria utilitzar un dispositiu analògic per mesurar la pressió arterial i la temperatura del pacient en un centre mèdic i les dades derivades es converteixen en dades digitals significatives.

La majoria de les vegades, els híbrids estan dissenyats per a tasques especialitzades en instal·lacions militars sensibles i edificis importants per controlar activitats especials i funcionalitats de radar.

Aquest hauria de ser l’ordinador que trieu si l’usuari ha de processar dades contínues i discretes.

Camps on es poden utilitzar equips híbrids:

• Proporcionar dades de cateterisme cardíac als hospitals
• Mesura, batec del cor, pressió arterial i temperatura
• En bombes de gasolina

Aquest article és precís i fidel al millor coneixement de l'autor. El contingut només té finalitats informatives o d’entreteniment i no substitueix l’assessorament personal ni l’assessorament professional en qüestions empresarials, financeres, legals o tècniques.