10 Differenze tra Computer Analogici e Digitali

A causa delle limitazioni del calcolo digitale negli anni '60 e '70, ingegneri, tecnici e scienziati risolvevano problemi complessi utilizzando computer analogici. Un computer analogico genera segnali continui tramite quadranti e interruttori per l'input, e strumenti di misura per l'output. Con i progressi della tecnologia digitale, il calcolo analogico è scomparso alla fine del XX secolo, sebbene molte delle sue idee sopravvivano nei progetti dei sintetizzatori musicali. Sebbene entrambi risolvano problemi simili, esistono diverse differenze fondamentali tra computer analogici e digitali da considerare.

Output dei Computer Analogici e Digitali

I computer digitali producono numeri come output. Il computer utilizza schermi, stampanti, unità disco e altre periferiche per acquisire questo output. I computer analogici emettono segnali di tensione e dispongono di set di strumenti analogici e oscilloscopi per visualizzare le tensioni.

Tipi di Circuiti Elettronici

I circuiti dei computer analogici utilizzano amplificatori operazionali, generatori di segnale e reti di resistori e condensatori. Questi circuiti elaborano segnali di tensione continui. I computer digitali impiegano una varietà di circuiti di commutazione on-off, come microprocessori, generatori di impulsi di clock e porte logiche.

Segnali Discreti vs Continui

La caratteristica principale che distingue i computer digitali da quelli analogici è la natura dei segnali. I segnali digitali hanno due stati discreti: on o off. Lo stato off è solitamente zero volt, mentre lo stato on è tipicamente cinque volt. I segnali analogici sono continui e possono assumere qualsiasi valore tra due estremi, ad esempio tra -15 e +15 volt. La tensione di un segnale analogico può essere costante o variare nel tempo.

Diverse Capacità di Emulazione

Con il miglioramento tecnologico, i computer digitali veloci possono emulare il comportamento dei computer analogici. Ad esempio, un programma su un computer digitale può calcolare un'onda sinusoidale a 2.000 Hz in tempo reale, con precisione e affidabilità che i circuiti analogici non possono eguagliare. I computer analogici hanno una capacità limitata di imitare i sistemi digitali.

Disponibilità per gli Utenti

Pochi esemplari di computer analogici rimangono in esistenza. Componenti e progetti esistono ancora, ma pochi cercano di costruirli. D'altra parte, quasi tutti i computer funzionanti oggi sono digitali, dai semplici controller per elettrodomestici ai supercomputer grandi come stanze con migliaia di microprocessori.

Livello di Rumore

I computer analogici devono gestire un certo livello minimo di rumore elettrico nei circuiti, che influisce sulla precisione. Anche i circuiti dei computer digitali hanno rumore elettrico, ma questo ha scarso o nullo effetto su precisione e affidabilità.

Programmazione di Computer Analogici e Digitali

È possibile programmare sia computer analogici che digitali, ma i metodi sono diversi. I computer digitali usano elenchi accuratamente scritti di istruzioni intricate, tra cui confrontare due numeri, spostare dati da una posizione all'altra o moltiplicare due numeri insieme.

Per programmare un computer analogico, si collegano elettricamente diversi sottosistemi tramite cavi patch. Ad esempio, si collega un generatore di segnale a una manopola di controllo che varia l'intensità del segnale.

Dimensioni dei Computer

Un esempio di dispositivo computer analogico potrebbe essere un piccolo sistema desktop delle dimensioni di un grande libro, ma anche rack alti carichi di attrezzature sono computer analogici. Un esempio di computer digitale potrebbe essere un minuscolo microchip di pochi millimetri quadrati, ma anche un'installazione server grande come una stanza.

Differenze nel Coordinamento dei Segnali

Un computer digitale coordina i suoi segnali con un clock principale. Il clock produce un flusso ad alta frequenza di impulsi elettrici on-off; ogni impulso è un "tick" del clock. Ogni attività nel computer, dal confronto di numeri allo spostamento di dati in memoria, richiede un numero definito di impulsi di clock. La velocità del clock determina la velocità complessiva del computer.

In un computer analogico, i segnali fluiscono semplicemente da un circuito all'altro, senza coordinamento centrale preesistente. A causa di questa mancanza di coordinamento, i computer analogici possono rivelare comportamenti caotici e imprevedibili più facilmente dei sistemi digitali.

Complessità dell'Archiviazione dei Dati

La natura numerica e discreta dei computer digitali rende l'archiviazione dei dati semplice. Un circuito di memoria copia e mantiene gli stati discreti di un altro circuito.

Per i computer analogici, l'archiviazione dei dati è più difficile, in quanto utilizzano segnali continui. Un circuito che memorizza un segnale analogico è soggetto a deriva nel tempo. L'approccio migliore per i computer analogici è ibrido: convertire il segnale analogico in un numero e memorizzare il numero in un circuito digitale.