Devido às limitações da computação digital nas décadas de 1960 e 1970, engenheiros, técnicos e cientistas resolveram problemas complexos usando computadores analógicos. Um computador analógico gera sinais contínuos usando mostradores e interruptores para entrada e medidores para saída. Com o progresso da tecnologia digital, a computação analógica morreu no final do século 20, embora muitas de suas ideias continuem em projetos de sintetizadores de música. Embora cada um resolva problemas semelhantes, existem várias diferenças de computador analógico e digital a serem observadas.
Saída de computador analógica e digital
Computadores digitais produzem números como saída. O computador usa telas de exibição, impressoras, unidades de disco e outros periféricos para capturar essa saída. Computadores analógicos emitem sinais de tensão e possuem conjuntos de medidores analógicos e osciloscópios para exibir as tensões.
Tipos de circuitos eletrônicos
Circuitos de computadores analógicos usam amplificadores operacionais, geradores de sinal e redes de resistores e capacitores. Esses circuitos processam sinais de tensão contínua. Os computadores digitais usam uma variedade de circuitos de comutação liga-desliga, como microprocessadores, geradores de pulso de clock e portas lógicas.
Sinais discretos versus sinais contínuos
A principal característica que distingue os computadores digitais dos analógicos é a natureza dos sinais. Os sinais digitais têm dois estados discretos, ligado ou desligado. O estado desligado é geralmente zero volts, e o estado alto é tipicamente cinco volts. Os sinais analógicos são contínuos. Eles podem ter qualquer valor entre dois extremos, como -15 e +15 volts. A tensão de um sinal analógico pode ser constante ou variar com o tempo.
Diferentes recursos de emulação
Com tecnologia aprimorada, computadores digitais rápidos podem emular o comportamento de computadores analógicos. Por exemplo, um programa em um computador digital pode calcular uma onda senoidal de 2.000 Hz em tempo real e com precisão e confiabilidade que os circuitos analógicos não podem igualar. Computadores analógicos têm uma capacidade limitada de imitar sistemas digitais.
Disponibilidade para usuários
Poucos exemplos de computadores analógicos ainda existem. Os componentes e projetos ainda existem, embora poucos busquem construí-los. Por outro lado, quase todos os computadores que funcionam hoje são digitais, desde simples controladores de aparelhos até supercomputadores do tamanho de uma sala com milhares de microprocessadores.
Nível de ruído
Computadores analógicos devem lidar com um certo nível mínimo de ruído elétrico nos circuitos, e isso afeta a precisão. Os circuitos de computador digital também têm ruído elétrico, embora tenha pouco ou nenhum efeito na precisão ou confiabilidade.
Programação de computadores analógicos e digitais
Você pode programar computadores analógicos e digitais, embora os métodos sejam diferentes. Computadores digitais usam listas cuidadosamente escritas de instruções complexas, incluindo comparar dois números, mover dados de um local para outro ou multiplicar dois números.
Para programar um computador analógico, você conecta diferentes subsistemas eletricamente com cabos de conexão. Por exemplo, conecte um gerador de sinal a um botão de controle que varia a intensidade do sinal.
Tamanho dos Computadores
Um exemplo de dispositivo de computador analógico pode ser um pequeno sistema de desktop do tamanho de um livro grande, mas racks altos carregados de equipamentos também são computadores analógicos. A digital computer example could be a tiny microchip that is only a few millimeters square, but it could also be a room-sized server installation.
Signal Coordination Differences
A digital computer coordinates its signals with a master clock. The clock produces a high-frequency stream of on-off electrical pulses; each pulse being a "tick" of the clock. Every activity in the computer, from comparing numbers to moving data in memory, takes a defined number of clock pulses. The clock's speed determines the computer's overall speed.
In an analog computer, signals simply flow from one circuit to the next, having no pre-existing central coordination. Because of this lack of coordination, analog computers can reveal chaotic and unpredictable behavior more readily than digital systems.
Data Storage Complexity
The numeric, discrete nature of digital computers makes data storage simple. A memory circuit copies and retains the discrete states of another circuit.
For analog computers, storing data is more difficult, as they use continuous signals. A circuit that stores an analog signal is prone to drift over time. The best approach for analog computers is a hybrid one. Convert the analog signal to a number and store the number in a digital circuit.
