アナログおよびデジタル信号処理によるコンピュータの分類

コンテンツ

• 信号処理
• 1.アナログ信号処理
• 実装
• アナログデバイスとコンピューターの例
• アナログコンピュータの運命
• 2.デジタル信号処理
• アナログ信号処理とデジタル信号処理の違い
• 3.ハイブリッド信号処理

アルフレッドは長年の教師であり、コンピューター愛好家であり、さまざまなコンピューティングデバイスを操作してトラブルシューティングを行っています。

信号処理

コンピュータ信号処理は、アナログ、デジタル、およびハイブリッド形式で実現できます。信号は、変調と呼ばれるプロセスによって電気パルス、電波、または光に変換されます。

信号処理の概念は、オンとオフの直流のように単純ですが、交流または電磁電流のように複雑でもあります。

コンピュータのコア機能は、生データを情報に処理することです。これは、マイクロプロセッサによって実行されるタスクです。これが発生するためには、データが何らかの形の経路を通過する必要があります。この経路は信号と呼ばれます。

コンピューターはアナログ信号とデジタル信号を使用します順番に生データを有用な情報に処理します。前者は結果の処理が高速ですが、後者は最も正確な情報を提供します。その中間のどこかにハイブリッド処理があります。これは、前述のテクノロジーの利点を組み合わせることを目的としています。

20世紀初頭に作られた初期のシステムと矛盾はアナログでした。 20世紀の終わりから21世紀にかけて製造されたものは、主にデジタルでした。

それ以来、アナログ信号はデジタルイノベーションに取って代わられてきました。

移行は、タスクをより速く、より効率的に、より簡単に実行する必要があるために可能になりました。

通信業界は、テクノロジーが急速に進化しなければならなかった分野の1つです。アナログ電話は以前は簡単に使用できましたが、価格と拡張性が限られていたために妨げられていました。

ただし、デジタルテレフォニーは、より安価な通話料金、より優れた通話伝送品質、および拡張性の向上をもたらしました。

1.アナログ信号処理

人間は世界をアナログ形式で知覚します。これは、私たちが見たり、話したり、聞いたりするすべてのものが、連続的で無限の情報の流れで伝達される理由を説明しています。ある意味で、人間の脳は一種の非常に強力なスーパーコンピューターです。

アナログコンピュータは、自然の機械的、電気的、および水力学的量をモデル化して、問題または解決すべきモデルをシミュレートするために使用されます。実行中の計算プロセスはそれ自体が目的です。

例としてアナログ時計を使用すると、分と時のダイヤルは時間を知らせるために絶えず動いています。デジタル時計のように0から9までの数字を循環させることなく、過ぎ去った時間や来たるべき時間を視覚的に測定することができます。

家庭やオフィスでの汎用割り当てに使用できる現代のコンピューターとは異なり、アナログデバイスは、継続的に変化するパラメーターを測定するために特定の産業割り当てに使用されていました。

これらは、次の物理量を操作するために使用されていました。

• 電圧
• 温度
• 圧力
• 距離
• 加速度
• 速度
• シミュレーション
• 力

実装

アナログコンピュータは、時間が最も重要な微分方程式に向けたソリューション指向です。変数。それらは連続信号のみを生成するため、出力は最終的な計算の基準としてワード長を使用しません。通常、計算と出力は同時に行われます。

最初の主要なアナログ信号コンピューターは、さまざまな種類の航空機、ICBM（大陸間弾道ミサイル）のモデル化とテスト、および多くの産業施設で使用されました。初期の科学者たちは、アイデアを実現するためにこれらのシステムに目を向けました。

たとえば、自動車の設計でサスペンションシステムを完成させようとする場合、システムを使用してシミュレーションを行い、それによってエンジニアに耐圧サスペンションのより良い設計を提供することができます。

実験環境が数式で説明できる限り、アナログの矛盾を使用してシミュレートすることもできます。

タスクは、指定された式を実行することによって現実の世界でシミュレートされ、出力は電圧やさまざまな種類の機械的動作で読み取ることができました。

従来のコンピューターは、計算をリアルタイムで読み取って使用できるため、出力としてストレージリソースを必ずしも必要としませんでした。

アナログデバイスとコンピューターの例

• 計算尺
• スピードメーター
• 潮汐予測
• 温度計
• アナログ時計
• ノモグラム：グラフィカル計算デバイス
• オペアンプ
• メカニカルインテグレーター
• 偏微分方程式を解く電気積分器
• ノルデン爆撃照準器
• オシロスコープ：時間に対する電子機器の電圧を測定するために使用されます。
• 電圧計
• MONIAC（Monetary National Income Analogue Computer）：英国の国家経済プロセスをモデル化するために1949年にニュージーランドで建設されました。
• Water Integrator Computer：微分方程式を解くために1936年にロシアで建設されました

アナログコンピュータの運命

アナログコンピュータは主流の施設から姿を消し、特定の研究大学や産業施設で、そしてコンピュータ愛好家のための実験モデルとしてのみ見つけることができます。

電子愛好家は、電子機器のモデリングの課題をいじくり回しています。 情報に対するリアルタイムデータの測定 とは対照的に アルゴリズムデータ処理 現代のシステムでは。

それらは実験的な矛盾としても記憶されており、デジタルシステムがこれまでに達成したことを達成するにはほど遠いものでした。より良い方法で並列処理を支持したにもかかわらず、一般ユーザーの使いやすさに関しては遅れをとっていました。

それどころか、デジタルデバイスは使いやすく、結果として得られるデータは操作や保存が簡単であることが証明されています。

これは、アナログデバイスと記念品が永遠になくなったことを意味するものではありません。より良い計算方法が生まれ、パーソナルコンピュータが流行するまで、彼らが重要な役割を果たしたことは明らかです。

2.デジタル信号処理

言葉が示すように、データ表現は、数字と非数字の文字と記号で表される2進数を使用して行われます。

データを無限の形で情報に測定するアナログコンピュータとは異なり、デジタル信号処理は、0と1のバイナリモード、またはディスクリートのオンとオフの電気伝送を使用してデータの入出力を推定することによって動作します。

デジタルコンピュータは、乗算、加算、減算、除算などの論理演算と算術演算を操作するため、より正確なデータを配信できます。

素人の言語では、デジタルシステムは、0（ゼロ）と1（1）の2つの主要な状態で2進数を使用して算術計算または論理計算を自動的に処理するように設計されています。

その他の利点には、汎用性と精度、およびそれらを簡単に再プログラムできることが含まれます。また、今日のほとんどの情報は、コンピューターの内外にデジタルで保存されています。

アナログ-デジタルコンバーター（ADC）は、オーディオビジュアルアナログ録音を保存および編集の目的でコンピューターに転送するためにも使用されます。

アナログ信号処理とデジタル信号処理の違い

デジタルコンピュータとアナログコンピュータの主な違いは、データの処理方法です。デジタルコンピュータは正確に計算を行うためにバイナリ言語を使用しますが、アナログコンピュータは電圧変化や温度変動などの連続データを処理して計算を出力します。

3.ハイブリッド信号処理

これは、アナログおよびデジタル信号処理で好まれる機能の組み合わせです。ハイブリッドシステムは、アナログデータの入力とデジタル情報の出力、またはその逆が可能です。

観点から見ると、ハイブリッドコンピュータは、アナログシステムの速度と、デジタルガジェットの精度とメモリの両方を備えています。

たとえば、アナログデバイスを使用して、医療施設で患者の血圧と体温を測定し、得られたデータを意味のあるデジタルデータに変換することができます。

ほとんどの場合、ハイブリッドは、特殊な活動やレーダー機能を監視するために、敏感な軍事施設や重要な建物での特殊な任務のために設計されています。

ユーザーが連続データと離散データの両方を処理する必要がある場合は、これを選択する必要があります。

ハイブリッドコンピュータが使える分野：

• 病院で心臓カテーテル検査データを提供するため
• 心拍数、血圧、体温の測定
• ガソリンポンプで

この記事は正確であり、著者の知る限り真実です。コンテンツは情報提供または娯楽目的のみであり、ビジネス、財務、法律、または技術的な問題に関する個人的な助言または専門的なアドバイスに代わるものではありません。