Новосибирский государственный университет

Факультет информационных технологий

Словарь терминов в коллекции "Современные проблемы информатики" & "Вычислительные системы"

Компьютер аналоговый

Синонимы: Компьютер аналоговый; Аналоговая Вычислительная Машина; АВМ;

Аналоговый компьютер (analog computer) - вычислительная машина, воспринимающая, обрабатывающая и порождающая Аналоговые данные. Термин Аналоговый применяется к физическим величинам или Данным, изменяющимся непрерывно, а также к Процессам и Функциональным блокам, использующим такие данные ( ISO/IEC 2382/1-93).

Аналоговый компьютер - (аналоговая вычислительная машина, АВМ) выполняет вычисления с величинами, представленными физическими единицами, принцип действия которой основан аналогии в математическом или физическом описании процессов. Например, в механических аналоговых компьютерах числа представляются количеством поворотов шестеренок механизма. В электрических аналоговых машинах для представления чисел используются различия в напряжении.

Применяя методы математического моделирования для решения различных практических задач, нередко оказывается, что различные по своей физической природе процессы нередко описываются одинаковыми математическими уравнениями. Так, например, задачи из области гидродинамики, связанные с обтеканием тел потоком жидкости, решаются аналогично термодинамическим задачам, описывающим процесс распространения тепла в различных нагреваемых материалах, а также процессам распространения тока в электролитах.

Ключевым словом здесь является "аналогично".

Таким образом, АВМ - это вычислительное устройство для воспроизведения (моделирования) определенных зависимостей (соотношений) между непрерывно изменяющимися физическими величинами (машинными переменными) – аналогами соответствующих исходных переменных решаемой задачи.

В зависимости от принципов моделирования и устройства АВМ их можно разбить на следующие классы:

По принципам моделирования (аналогии):
- имитационные или портретные,
- моделирующие математически.
По принципам действия:
- Механические и электро-механические АВМ – в них числа (физические величины), как правило, представляются количеством поворотов шестеренок механизма. Они различаются только по источникам энергии.
- Электрические АВМ - для представления чисел используются различные электрические характеристики (напряжение, ток, емкость).

Ссылаясь на работы Ж.Фурье и Л.Больцмана, А.Н.Крылов напомнил, что единство законов природы выражается в том, что разные явления описываются одними и теми же дифференциальными уравнениями, и, найдя решения уравнений, мы сразу решаем задачи для целого ряда наук. Тот факт, что различные физические явления описываются одинаковыми математическими уравнениями, отмечался многими учеными: Больцманом, Гексли и др. А. Н. Крылов сформулировал это явление достаточно точно, но не дал заключения о возможности создания на его основе вычислительной машины. Такой вывод сделал другой русский академик Н.Н.Павловский в 1918 году.

Особенности представления исходных величин и построения отдельных решающих элементов в значительной мере предопределяют сравнительно большую скорость работы АВМ, простоту программирования и набора задач, ограничивая, однако, область применения и точность получаемого результата. АВМ отличается также малой универсальностью (алгоритмическая ограниченность) — при переходе от решения задач одного класса к другому требуется изменять структуру машины и число решающих элементов.

Историческая справка

1904 год, российский ученый академик А. Н. Крылов изобрел первую механическую вычислительную машину, решающую дифференциальные уравнения (применялась при проектировании кораблей).

1912 год — создана машина для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений по проекту А. Н. Крылова.

В 1919 году Н.Н.Павловский создал метод исследования природных явлений при помощи аналого–математического моделирования и дал ему полное теоретическое обоснование.

1930 год — Ванневар Буш (США) создал механическую интегрирующую машину (дифференциальный анализатор), применяющийся при расчёте траектории стрельбы корабельных орудий. (в 1942 году — создана её электромеханическая версия).

В 1935 русский инженер Н. Минорский предложил идею электродинамического аналога. В том же году налажен выпуск первой советской электродинамической счётно-аналитической машины САМ (модель Т-1). Разработаны механический интегратор и электрический расчётный стол для определения стационарных режимов энергетических систем.

1939 год, И.С.Брук строит аналоговую машину - механический интегратор (дифференциальный анализатор), позволяющую решать дифференциальные уравнения до 6-го порядка, 1947 год - 20-го порядка.

В 1940-х гг. была начата разработка электромеханического ПУАЗО на переменном токе и первых электронных ламповых интеграторов (Л. И. Гутенмахер). Работы, проведённые под руководством Гутенмахера (1945—46), привели к созданию первых электронных аналоговых машин с повторением решения.

В 1945 году С.А. Лебедев создал первую электронную аналоговую вычислительную машину для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, которые часто встречаются в задачах, связанных с энергетикой.

Ключевые термины, связанные с термином "Компьютер аналоговый":

Литература

Основная:

Дополнительная:

Факультативная:

Михайлов А.С. Изобретения С.Н. Корсакова

Ссылки на персон:

Ключевые термины (головные): Компьютер; ЭВМ;

Федотов Анатолий Михайлович

НГУ
ФИТ НГУ
ИВТ СО РАН

© 1998-2025, Новосибирский государственный университет, Новосибирск
© 1998-2025, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1998-2025, Федотов А.М.
Дата последней модификации: 24.12.2013