混合计算机：功能，类型，优势，示例 - 技术 - 2025

该混合计算机是具有模拟和数字设备的功能的电脑。数字设备用于控制和求解逻辑算术运算，而模拟设备用作微分方程的求解器。

通常，使用迭代数值方法获得复杂方程式的近似解，该迭代方法需要大量的迭代，具体取决于最终值的初始“种子”的良好程度和所需的精度。

日立505模拟混合计算机，图片通过philreichert.org提供

模拟设备通常以惊人的速度快速运行，因为它可以用信号在电路中传播的速度来求解极其复杂的方程式，这是光速的重要部分。

但是，模拟计算机的精度不佳，其精度仅限于三位数或最高四位数。

另一方面，数字设备的制造使得方程的解几乎达到了精确的精度，尽管与模拟计算机相比要慢得多。

因此，对于许多实时操作而言，这些数字计算太慢而无用，但是模拟计算机的精度也不足够。因此，混合计算机的重要性。

特点

模拟和数字组件的组合

这些计算机基于将模拟设备与数字设备相匹配的计算机系统。

通常，计算机的模拟组件会执行复杂的数学计算。数字组件既负责算术和逻辑运算，又用于控制系统。

在超级计算机的情况下，它对应于能够处理数字和模拟信号的机器的组合。混合计算机为执行高度复杂的仿真提供了一种合适的方法。

模拟和数字世界的精华

通过创建这种类型的集成计算机，可以轻松获得模拟和数字计算的优势。

即使计算非常复杂，混合计算机在求解方程时也非常快。这要归功于设备设计中必不可少的模拟组件的存在。

因此，混合计算机可以以与模拟机相同的能力求解方程。另外，数字元件用于排除完全模拟设备的主要缺点之一。

相比之下，模拟计算机的精度范围有限，而数字计算机的精度要高得多。

通过集成使数字计算机远远超过三位数或四位数精度的元素，混合计算使方程式的处理比单独使用数字选项时要快得多。

换句话说，混合计算既提供速度又提供准确性，从而消除了用户仅需安装数字或模拟计算机的需求。

技术应用

混合设备主要用于不仅要处理离散数据而且要处理连续数据的技术应用。即，它们允许处理这两种类型的数据。

模拟计算机和混合计算机都是专用计算机，其应用在设计时就已预先定义。

种类

2合1电脑

对于笔记本电脑，术语“混合计算机”是指二合一PC，这种PC由可拆卸的屏幕和键盘组成，因此将笔记本电脑和平板电脑的功能结合在一起。

这些混合计算机具有计算机的功能，此外，通过断开键盘的连接，它们具有平板电脑的便携性。

例如，您可以在白天使用此混合计算机执行任务，然后分开屏幕以在床上通过Facebook和Instagram浏览享受它。

大型混合电子计算机

从1960年代到1980年代中期，它们被广泛使用，它们具有数百个运算放大器。

他们解决了极其复杂和广泛的微分方程数学模型集。

例如，六自由度的太空飞行，放热化学反应的动力学，食品加工厂的控制系统和人体免疫抑制系统。

通用混合动力系统

它们是具有能够使用不同应用程序或能够解决多种类型问题的特征的计算机。

这些类型的混合计算机中有许多是一次性专用系统，它们是兼职混合计算机，可以一定速度获得结果。

混合专用计算机

它们包括无法调整的静态程序。它们通常嵌入物理系统中，这些物理系统通常用作子系统模拟器，功能控制器或输出分析器。

例如，气动计算机使用风箱和喷嘴来生成输入信号的精确乘法，除法或平方根函数，并将数据编码为气压。

的优点和缺点

-优势

速度

由于模拟系统提供的配置，这些计算机具有巨大的计算速度。在寻找微分方程的数值结果时（例如在飞行仿真中），这非常有用。

出于这些目的，使用了模拟系统，因为它们比数字计算机快，可以在更短的时间内提供解决方案。但是，这些结果的准确性令人怀疑。

因此，混合计算机可提供快速而精确的结果，在尝试实时求解复杂方程式时非常有用，并且必须立即获得结果。

高精度

事实证明，使用混合动力设备获得的结果比以前的机器更准确，更有利可图。这是由于混合计算机的数字组件所致。

使用混合计算机时，尽管没有数学上的精确度，但可以快速生成``种子''值，因为该值是通过模拟计算的前端实现的。

该值被发送到数字前端，数字前端通过迭代过程获得精确的数字种子。计算此精确值所需的总时间比使用模拟或仅数字计算机要少得多。

在线数据处理

当需要实时管理方程式时，很容易看到混合计算机的价值。

就像严格的模拟设备会提供不完全准确的快速回报，数字设备会提供需要更长时间计算的更准确的响应一样，混合方法允许现在而不是以后提供答案。

与模拟设备提供的快速答案相比，这些答案也更加详细和有用。

- 坏处

在更现代的时代，数字信号处理器已经取代了对混合计算机的需求。

混合动力系统

重要的是要考虑到真正的混合计算机不只是混合系统。混合计算机内置有必要的组件，以使设备能够快速而精确地运行。

作为混合系统销售的产品无非是数字计算机设备，该设备已补充有用于输入的模数转换器和用于管理输出的数模转换器。

通常认为这种系统比真正的混合计算机效率低。

例子

服务站中的气泵包含一个处理器，该处理器将燃油流量测量值转换为与数量和价格相对应的值。

在商业中，这些计算机可以在化学工业中用作过程控制系统。

HRS-100

一个独立的混合计算机的例子是HRS-100，它在1970年代被广泛使用。

它的发明是为了研究实时和加速时间尺度上的动态系统。还可以有效解决苏联各研究所的广泛科学任务。

医疗领域

心电图，超声心动图，超声和动态心电图监测机是混合计算机的示例。

医疗领域中使用的许多诊断都属于此类。

例如，在医院的重症监护室中，使用一种模拟设备来测量患者的血压和温度。这些值被转换并以数字形式显示在数字显示器上。

考虑到混合计算机处理数据的速度，正在对数据的在线处理进行研究。

实际上，一台混合计算机安装在俄亥俄州大学生物医学工程中心，在那里，导管插入数据通过红外光学机制从不同的医院传输到混合计算机。

实时分析这些数据，结果可立即提供给医生。因此，显着减少了导管插入程序与结果产生之间的等待时间。

惠普Envy x2

它是一款超薄型混合个人计算机，具有将两个设备集成到一个设备中的优势。这是一台笔记本电脑，也可以用作平板电脑。

它包含一个屏幕，可通过磁性盖将其从键盘上卸下，将其卸下后可以变成平板电脑。

参考文献

1. 定义（2019）。混合计算机的定义。摘自：definitions.net。
2. 智者（2019）。什么是混合计算机？摘自：wisegeek.com。
3. 计算历史中心（2019）。什么是混合计算机，为什么？摘自：computinghistory.org.uk。
4. 科学（2019）。混合计算机的类型。摘自：sciencing.com。
5. 李（2019）。混合计算机的优势。摘自：techwalla.com。
6. 计算机的希望（2019）。混合计算机。摘自：computerhope.com。