Компьютерра - Компьютерра PDA N164 (17.03.2012-23.03.2012)

В советском компьютере МН-7 присутствуют все базовые компоненты типового аналогового вычислителя

Вычисления в таких компьютерах начинаются подачей на вход схемы питающего напряжения и заканчиваются по завершению переходных процессов в операционных блоках схемы. Поскольку все элементы схемы в момент подачи напряжения функционируют параллельно, говорить о пошаговом выполнении задачи нельзя. Вся схема целиком одномоментно имитирует решение эквивалентной ей задачи. Вывод таким аналоговым компьютером результатов решения "запрограммированной" в его схеме задачи осуществлялся чаще всего на осциллограф в виде графиков развития во времени моделируемого процесса.

Благодаря своей универсальности аналоговые компьютеры подобной конструкции нашли широкое применения практически во всех областях человеческой деятельности, где требовались расчёты сложных нелинейных динамических систем. Особое значение аналоговые вычислители приобрели в ходе освоения космического пространства. Расчёт орбит движения космических аппаратов, а также решение задач их баллистического спуска требовали вычислений в реальном масштабе времени и с учётом многочисленных корректировок.

К примеру, вот так будет выглядеть аналоговая схема решения задачи расчёта распространения вирусной инфекции.

А вот расчёт сейсмоустойчивости зданий.

Цифровые ЭВМ в то время не могли обеспечить достаточной скорости расчётов. А вот предварительно запрограммированные аналоговые машины прекрасно справлялись с поставленными задачами. Впрочем, аналоговым ЭВМ всё же пришлось уживаться с их цифровыми собратьями.

Даже несмотря на весьма небольшие погрешности отдельных операционных блоков, общая погрешность аналоговых компьютеров оставалось значительной. В сложных схемах решения ряда задач из-за накопления относительных погрешностей в их элементах суммарная погрешность схемы достигала пяти процентов.

Решить эту проблему помогло распределение вычислительной задачи между аналоговым и цифровым компьютером. Машинные комплексы, представляющие собой связанные с помощью АЦП-ЦАП преобразователей аналоговые и цифровые вычислители, назывались гибридными вычислительными системами.

Наибольшую известность в шестидесятые годы прошлого столетия приобрели гибридные ЭВМ производства компании Packard-Bell. Их компьютерная система HYCOMP, состоящая из аналогового компьютера MARK III и цифровой ЭВМ PB-440, использоваласьдля решения расчётных задач всех миссий лунной программы "Аполлон". В СССР подобные гибридные вычислительные комплексы "Сатурн" разрабатывалисьПензенским заводом САМ на базе электроинтеграторов на резистивной сетке и цифровых ЭВМ семейства "Урал".

Обобщённая схема гибридной вычислительной системы, включающей две аналоговые ЭВМ общего назначения, специализированный электроинтегратор (сеточная модель) и цифровую ЭВМ

Гибридная вычислительная система HYCOMP производства компании Packard-Bell использовалась для расчётов в ходе лунной программы "Аполлон"

В дальнейшем успехи в области разработки интегральных цифровых схем позволили реализовать принципиально новый вид гибридности. В так называемых гибридных ЭВМ операционные блоки создавались на базе аналоговых схем лишь частично. Часть из них была реализована на цифровых схемах.

Такое схемотехническое решение позволило наряду с аналоговыми вычислениями реализовать: аналого-цифровое моделирование, конечно-разностное цифровое моделирование и цифровой вычислительный процесс на основе неалгоритмического потокового программирования, в ходе которого решение задачи организуется путём структурной перестройки процессора специального типа, именуемого FPAA ( Field-programmable Analog Array). В FPAA в корпусе обычной интегральной микросхемы реализованы микроминиатюрные операционные блоки на основе традиционных для аналогового компьютера операционных усилителей.

Схема программируемой аналоговой матрицы FPAA

Микрофотография чипа FPAA

Являясь особым видом ПЛИС, интегральные схемы FPAA легко перепрограммируются под решение конкретных вычислительных задач, обеспечивая при этом минимально возможные для аналоговых операционных элементов погрешности вычислений. В отличие от своих цифровых собратьев FPGA, содержащих значительное количество логических элементов и соединительных связей, интегральные схемы FPAA состоят из относительно небольшого числа CAB-модулей, каждый из которых содержит либо схемы на основе операционных усилителей, либо массивы ёмкостей и резисторов. Фактически микросхемы FPAA реализуют конструкцию обычного аналогового компьютера с кросс-панелью в миниатюре. А это означает, что их можно применять для задач, в которых аналоговые компьютеры традиционно сильны. Так, современные FPAA в специальном исполнении, защищающем их от космической радиации, работают в качестве вычислителей орбит и траекторий полёта современных спутников и пилотируемых космических аппаратов.

А это означает, что у удивительных компьютеров без алгоритмов, зародившихся задолго до своих цифровых коллег и основанных на принципах подобия процессов в модельной и решаемой задаче, есть своё аналоговое, а если точнее - аналогово-цифровое будущее.

Автор: Сергей Голубицкий

Опубликовано 23 марта 2012 года

Сегодня пофилософствуем на одну из самых важных и горячих тем айтишной жизни: управление информационными потоками.

После перехода три с половиной года назад на Mac OS X мой подход к потреблению информации вынужденно изменился. Вынужденно, поскольку на платформе Надкусана элементарно не нашлось сторонних программ класса Website Watcher, которые бы позволяли отслеживать информацию в привычно-упорядоченном режиме.

Как это все выглядело на Windows? В программу было вбито около сотни линков на порталы, которые меня интересовали по самым различным темам - от компьютерного софта до философии и астрологии. Каждое утро Website Watcher соединялся с сайтами по списку, находил новое содержание, выделял его желтым цветом и услужливо представлял мне обновления в форме, удобной для глаза.

Я этот информационный поток перемалывал, разделяя на фракции: что-то - в мусорную корзину, что-то - на последующую углубленную проработку, что-то - просто откладывал до лучших времен. Натуральный алгоритм работы - почти дословно по Аллену.

На Маке аналога Website Watcher, как я уже отметил, не нашлось, поэтому я вынужденно перешел на агрегаторы RSS-потоков. Программ этого класса очень много, хотя до недавнего времени они поражали однообразием.

Благодаря энергичному развитию технологии Google Reader и ее универсальной поддержки во всех RSS-агрегаторах практически любая страница в интернете автоматически портировалась в программу, что превращало работу с информацией практически неотличимой от привычного алгоритма Website Watcher. Более того: там, где RSS-лента не форматировалась, на помощь приходил сервис page2rss.com, который превращал любой html-контент в RSS-канал.