Do những hạn chế của máy tính kỹ thuật số trong những năm 1960 và 70, các kỹ sư, kỹ thuật viên và nhà khoa học đã giải quyết các vấn đề phức tạp khi sử dụng máy tính analog. Một máy tính tương tự tạo tín hiệu liên tục bằng cách sử dụng quay số và chuyển đổi cho đầu vào và mét cho đầu ra. Với sự tiến bộ trong công nghệ kỹ thuật số, điện toán tương tự đã chết trong cuối thế kỷ 20, mặc dù nhiều ý tưởng của nó được thực hiện trong các thiết kế tổng hợp âm nhạc. Mặc dù mỗi người giải quyết các vấn đề tương tự, có một số khác biệt về máy tính tương tự và kỹ thuật số cần lưu ý.

Người phụ nữ làm việc tại máy tính xách tay tại văn phòng nhà

Đầu ra máy tính analog và kỹ thuật số

Máy tính kỹ thuật số sản xuất số như đầu ra. Máy tính sử dụng màn hình hiển thị, máy in, ổ đĩa và các thiết bị ngoại vi khác để chụp đầu ra này. Máy tính tương tự xuất tín hiệu điện áp, và có bộ đồng hồ đo và dao động tương tự để hiển thị điện áp.

Các loại mạch điện tử

Mạch máy tính tương tự sử dụng op amp, bộ tạo tín hiệu và mạng điện trở và tụ điện. Các mạch xử lý tín hiệu điện áp liên tục. Máy tính kỹ thuật số sử dụng nhiều mạch chuyển đổi tắt, chẳng hạn như bộ vi xử lý, bộ tạo xung đồng hồ và cổng logic.

Tín hiệu liên tục rời rạc

Tính năng chính phân biệt kỹ thuật số với máy tính tương tự là bản chất của các tín hiệu. Tín hiệu số có hai trạng thái riêng biệt, bật hoặc tắt. Trạng thái tắt thường là 0 volt và trạng thái cao thường là năm volt. Tín hiệu tương tự là liên tục. Chúng có thể có bất kỳ giá trị nào giữa hai thái cực, chẳng hạn như -15 và +15 volt. Điện áp của tín hiệu tương tự có thể không đổi hoặc thay đổi theo thời gian.

Khả năng thi đua khác nhau

Với công nghệ cải tiến, máy tính kỹ thuật số nhanh có thể mô phỏng hành vi của máy tính analog. Ví dụ, một chương trình trong máy tính kỹ thuật số có thể tính toán sóng hình sin 2.000 Hz trong thời gian thực và với độ chính xác và độ tin cậy mà các mạch tương tự không thể phù hợp. Máy tính tương tự có khả năng hạn chế bắt chước các hệ thống kỹ thuật số.

Sẵn có cho người dùng

Một vài ví dụ về máy tính tương tự vẫn còn tồn tại. Các thành phần và thiết kế vẫn tồn tại, mặc dù ít người tìm cách xây dựng chúng. Mặt khác, hầu hết tất cả các máy tính làm việc ngày nay đều là kỹ thuật số, từ bộ điều khiển thiết bị đơn giản đến siêu máy tính cỡ phòng với hàng ngàn bộ vi xử lý.

Mức độ tiếng ồn

Các máy tính tương tự phải xử lý một mức nhiễu tối thiểu nhất định trong các mạch và điều này ảnh hưởng đến độ chính xác. Mạch máy tính kỹ thuật số cũng có nhiễu điện, mặc dù nó ít ảnh hưởng đến độ chính xác hoặc độ tin cậy.

Lập trình máy tính tương tự và kỹ thuật số

Bạn có thể lập trình cả máy tính analog và kỹ thuật số, mặc dù các phương pháp khác nhau. Máy tính kỹ thuật số sử dụng danh sách các hướng dẫn phức tạp bằng văn bản, bao gồm so sánh hai số, di chuyển dữ liệu từ vị trí này sang vị trí khác hoặc nhân hai số với nhau.

Để lập trình một máy tính tương tự, bạn kết nối các hệ thống phụ khác nhau với nhau bằng dây cáp. Ví dụ: kết nối bộ tạo tín hiệu với núm điều khiển làm thay đổi cường độ tín hiệu.

Kích thước của máy tính

Một ví dụ về thiết bị máy tính tương tự có thể là một hệ thống máy tính để bàn nhỏ có kích thước của một cuốn sách lớn, nhưng giá đỡ cao chứa đầy thiết bị cũng là máy tính tương tự. Một ví dụ về máy tính kỹ thuật số có thể là một vi mạch nhỏ chỉ rộng vài mm vuông, nhưng nó cũng có thể là một cài đặt máy chủ có kích thước phòng.

Sự khác biệt phối hợp tín hiệu

Một máy tính kỹ thuật số phối hợp các tín hiệu của nó với một đồng hồ chủ. Đồng hồ tạo ra một luồng xung điện tần số cao; mỗi xung là một "tích tắc" của đồng hồ. Mọi hoạt động trong máy tính, từ so sánh số đến di chuyển dữ liệu trong bộ nhớ, đều có một số xung xác định. Tốc độ của đồng hồ quyết định tốc độ chung của máy tính.

Trong một máy tính tương tự, tín hiệu chỉ đơn giản truyền từ mạch này sang mạch kế tiếp, không có sự phối hợp trung tâm trước đó. Do thiếu sự phối hợp này, các máy tính tương tự có thể tiết lộ hành vi hỗn loạn và không thể đoán trước dễ dàng hơn các hệ thống kỹ thuật số.

Độ phức tạp lưu trữ dữ liệu

Bản chất số, rời rạc của máy tính kỹ thuật số làm cho việc lưu trữ dữ liệu trở nên đơn giản. Một mạch nhớ sao chép và giữ lại các trạng thái riêng biệt của một mạch khác.

Đối với máy tính tương tự, việc lưu trữ dữ liệu khó khăn hơn, vì chúng sử dụng tín hiệu liên tục. Một mạch lưu trữ tín hiệu tương tự dễ bị trôi theo thời gian. Cách tiếp cận tốt nhất cho máy tính tương tự là một phương pháp lai. Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành một số và lưu trữ số trong một mạch kỹ thuật số.