lunes, 2 de marzo de 2009

COMPUTADORAS ANALÓGICAS, DIGITALES E HÍBRIDAS.


COMPUTADORAS ANALÓGICAS.

Una computadora analógica u ordenador real es un tipo de computadora que utiliza dispositivos electrónicos ó mecánicos para modelar el problema a resolver utilizando un tipo de cantidad física para representar otra. Para el modelado se utiliza la analogía existente en términos matemáticos de algunas situaciones en diferentes campos. Por ejemplo, la que existe entre los movimientos oscilatorios en mecánica y el análisis de corrientes alternas en electricidad. Estos dos problemas se resuelven por ecuaciones diferenciales y pueden asemejarse términos entre uno y otro problema para obtener una solución satisfactoria.

Usado en contraposición a las computadoras digitales, en los cuales los fenómenos físicos o mecánicos son utilizados para construir una máquina de estado finito que es usada después para modelar el problema a resolver. Hay un grupo intermedio, las computadoras híbridas, en los que una computadora digital es utilizada para controlar y organizar entradas y salidas hacia y desde dispositivos analógicos anexos; por ejemplo, los dispositivos analógicos podrían ser utilizados para generar valores iniciales para iteraciones. Así, un ábaco sería una computadora digital y una regla de cálculo una computadora analógica.Las computadoras analógicas ideales operan con números reales y son diferenciales, mientras que las computadoras digitales se limitan a números computables y son algebraicos. Esto significa que las computadoras analógicas tienen una tasa de dimensión de la información o potencial de dominio informático más grande que las computadoras digitales. Esto, en teoría, permite a las computadoras analógicas resolver problemas que son indescifrables con computadores digitales.

Los teóricos de la informática suelen usar el término ordenador real (llamado así porque opera dentro del conjunto de números reales), para evitar los malentendidos populares sobre los computadores analógicos.

Algunos ejemplos de computadores analógicos son: Predictores de marea, Integradores de agua, Computadora de datos del objetivo para submarinos, La regla de cálculo.



COMPUTADORAS ANALÓGICAS ELECTRÓNICAS.

La semejanza entre los componentes mecánicos lineales, tales como resortes y amortiguadores hidráulicos, y los componentes eléctricos, como condensadores, inductores, y resistores, es llamativa en términos de matemáticos. Ellos pueden ser modelados usando ecuaciones que son esencialmente de la misma forma. Sin embargo, la diferencia entre estos sistemas es lo que hace útil a la computación analógica. Si uno considera un simple sistema masa-resorte, construir el sistema físico requeriría la compra de los resortes y de las masas. Esto sería procedido a sujetarlos el uno al otro y un anclaje apropiado, recaudar equipo de prueba con la apropiada gama de entrada, y finalmente, tomar medidas (algo que es difícil).El equivalente eléctrico puede ser construido con algunos amplificadores operacionales (Op amps) y algunos componentes lineales pasivos; todas las medidas pueden tomarse directamente con un osciloscopio. En el circuito, la "masa (simulada) del resorte" puede ser cambiada ajustando un potenciómetro. El sistema eléctrico es una analogía del sistema físico, por eso el nombre, pero es menos costoso de construir, más seguro, y más fácil de modificar. También, un circuito electrónico puede operar típicamente en frecuencias más altas que el sistema que es simulado. Esto permite que la simulación funcione más rápidamente que en tiempo real, para resultados más rápidos. La desventaja de la analogía mecánico-eléctrica es que la electrónica es limitada por el rango sobre el cual las variables pueden variar. Esto es llamado rango dinámico. También son limitados por los niveles de ruido.Estos circuitos eléctricos también pueden realizar fácilmente otras simulaciones. Por ejemplo, el voltaje puede simular la presión de agua y los amperios pueden simular la corriente del agua en términos de metros cúbicos por segundo.

Un sistema digital usa niveles de voltaje eléctrico discretos para representar códigos para los símbolos. La manipulación de estos símbolos es el método de operación de la computadora digital. La computadora analógica electrónica manipula las cantidades físicas de formas de onda, (voltaje o corriente). La precisión de la lectura de la computadora análoga está limitada principalmente por la precisión del equipo de lectura usado, generalmente tres o cuatro dígitos significativos. La precisión de la computadoraa digital es prácticamente infinita (típicamente 15 dígitos de precisión), pero la precisión de su resultado está limitada solo por el tiempo. Una computadora digital puede calcular muchos dígitos en paralelo, u obtener el mismo número de dígitos realizando los cómputos en secuencia de tiempo.



COMPUTADORAS DIGITALES.

Conceptualmente, las computadoras digitales actuales son muy similares entre sí, ya que, todas ellas están basadas en una arquitectura propuesta en 1946 por el estadounidense John von Newmann (1903-1957). Ahora bien, casi todas las computadoras actuales se pueden clasificar en cuatro tipos básicos: computadoras personales, estaciones de trabajo, minicomputadoras y mainframes.

Las computadoras personales (Personal Computer, PC) tienen un tamaño adecuado para un escritorio y son las más asequibles económicamente. En un principio, los PCs fueron pensados y diseñados, especialmente, para uso doméstico, si bien, hoy en día se utilizan en multitud de ámbitos. Dentro de esta categoría de computadoras se incluyen las portátiles, que son muy cómodos de transportar, debido a su reducido peso y tamaño.

Las estaciones de trabajo tienen, en general, mayores prestaciones (de cálculo, de gráficos, de comunicaciones,...) que los PCs, y se utilizan, sobre todo, en oficinas de trabajo. No obstante, las diferencias entre ambos tipos de computadoras son cada vez más pequeñas, y a las dos se les considera microcomputadoras.

Las minicomputadoras son de mayor potencia y tamaño que cualquier PC o estación de trabajo y, por tanto, más caras. Estas computadoras son usadas principalmente en universidades, laboratorios o empresas medianas. Pero, cuando las prestaciones requeridas son todavía mayores, entonces se utiliza el mainframe, que es un ordenador mucho más grande y caro. Esta computadora se emplea, fundamentalmente, en centros de investigación, instituciones gubernamentales y empresas grandes. A esta categoría pertenecen las llamadas supercomputadoras, que son las computadoras más grandes que existen en el mundo, capaces de realizar billones de instrucciones por segundo.

Aunque las tecnologías empleadas en las computadoras digitales han cambiado mucho desde que aparecieron los primeros modelos en los años 40's, la mayoría todavía utiliza laArquitectura de Von Neumann, publicada a principios de los40's por John Von Neumann, que otros autores atribuyen a John Presper Eckert y John William Mauchly.

La arquitectura de Von Neumann describe una computadora con 4 secciones principales: la unidad aritmético lógica (ALU por sus siglas en inglés: Arithmetic Logic Unit), la unidad de control, la memoria central y los dispositivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por canales de conductores denominados buses:

  • La memoria es una secuencia de celdas de almacenamiento numeradas, donde cada una es un bit o unidad de información. La instrucción es la información necesaria para realizar lo que se desea con la computadora. Las "celdas" contienen datos que se necesitan para llevar a cabo las instrucciones con la computadora. El número de celdas varían mucho de computadora a computadora, y las tecnologías empleadas para la memoria han cambiado bastante; van desde los relés electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip. En general, la memoria puede ser reescrita varios millones de veces.
  • El procesador (también llamado Unidad central de procesamiento o CPU) consta de:
  • La unidad aritmético lógica o ALU es el dispositivo diseñado y construido para llevar a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta, ...), operaciones lógicas (Y, O, NO), y operaciones de comparación o relacinales. En esta unidad es en donde se hace todo el trabajo computacional.
  • La unidad de control sigue la dirección de las posiciones en memoria que contienen la instrucción que la computadora va a realizar en ese momento; recupera la información poniéndola en la ALU para la operación que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria. Una vez que ocurre lo anterior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normalmente situada en la siguiente posición, a menos que la instrucción sea una instrucción de salto, informando a la computadora de que la próxima instrucción estará ubicada en otra posición de la memoria).
  • Los dispositivos de E/S sirven a la computadora para obtener información del mundo exterior y/o comunicar los resultados generados por el computador al exterior. Hay una gama muy extensa de dispositivos E/S como teclados, monitores, unidades de disco flexible (ya un concepto obsoleto) o cámaras web.




COMPUTADORAS HÍBRIDAS.

Las computadoras híbridas son computadoras que exhiben características de computadoras analógicas y computadoras digitales. El componente digital normalmente sirve como el controlador y proporciona operaciones lógicas, mientras que el componente análogo sirve normalmente como solucionador de ecuaciones diferenciales.

En general, las computadoras analógicas son extraordinariamente rápidas, puesto que pueden solucionar las más complejas ecuaciones en la cual una señal atraviesa el circuito, que generalmente es una fracción apreciable de la velocidad de la luz. Por otro lado, la precisión de computadoras analógicas no es buena; se limitan a tres, o a lo más, cuatro dígitos de precisión.

Las computadoras digitales pueden ser construidas para llevar la solución de ecuaciones a una casi ilimitada precisión, pero de una manera sumamente lenta comparado a las computadoras analógicas. Generalmente, las ecuaciones complejas son aproximadas, usando métodos numéricos iterativos que toman grandes números de iteraciones, dependiendo de cuan buena es la "conjetura inicial" con respecto al valor final y a cuánta precisión se desea. Esta conjetura inicial es conocida como la semilla numérica para el proceso iterativo. Para muchas operaciones en tiempo real, la velocidad de tales cálculos digitales es demasiado lenta para ser de mucho uso (ej, para radares de phased de muy alta frecuencia o para cálculos del tiempo), sin embargo, la precisión de una computadora analógica es escasa.

Las computadoras híbridas pueden ser usadas para obtener un valor de "semilla" muy bueno pero relativamente impreciso, usando una computadora analógica como frontal (front-end), que entonces es alimentada en un proceso iterativo de la computadora digital para alcanzar el grado deseado final de precisión. Con una semilla altamente exacta de tres o cuatro dígitos, se reduce dramáticamente el tiempo total de cómputo digital necesario para alcanzar la precisión, puesto que se requieren mucho menos iteraciones.

Considere que el sistema nervioso en animales es una forma de computadora híbrida. Las señales pasan a través de las sinapsis desde una célula nerviosa la siguiente como paquetes (digitales) discretos de productos químicos, que entonces son sumados dentro de la célula nerviosa en una manera analógica construyendo un potencial electroquímico hasta que su umbral es alcanzado, con lo cual descarga y envía una serie de paquetes digitales a la siguiente célula nerviosa. Las ventajas son por lo menos triples: el ruido dentro del sistema es reducido al mínimo (y tiende a no ser auditivo), no se requiere un sistema común de tierra, y hay mínima degradación de la señal incluso si hay diferencias substanciales en la actividad de las células a lo largo de una trayectoria (solamente tienden a variar los retardos de la señal). Las células nerviosas individuales son análogas a las computadoras analógicas; las sinapsis son análogas a las computadoras digitales.

Observa que las computadoras híbridas deben ser distinguidas de los sistemas híbridos. Este último puede ser no más que una computadora digital equipada con un convertidor analógico-digital en la entrada y/o un convertidor digital analógico en la salida, con el propósito de convertir las señales analógicas para el procesamiento digital ordinario y viceversa, por ejemplo, para manejar sistemas de control físicos, tales como servomecanismos.




32 comentarios:

  1. hola este documento esta muy bien solo que yo no estoy muy relacionada con la computadora y me gustaria saber en palabra mas sencillas lo que es cada una

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    1. bruto....como no vas a saber eso...rescatate gay!!

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  2. Bien :P me facilito la tarea :D

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  3. Hola =P excelente información, namas tengo una duda las híbridas son muy comunes?, lo que pasa es que ando buscando que modelo son, osea que modelo son las híbridas, asi no se como en una digital hay hp pavilon 3000, etc, que modelos podría haber de las híbridas?, bueno grax.

    =) Salu2

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  4. esta exelente tu informacion suerte en el mundo de la tecnologia y espero ke podamos compartir informacion mas adelante cibermundografelk@hotmail.com

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  5. quisiera saber cuales son las computadoras de proposito especifico?

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  6. solo qIero saber el tipo de memoria ram,, el tipo de sistema,, y el procesador ??

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  7. es la misma informacion de wikipedia.. osea quiero algo diferente

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    1. si la mismísima solo u poco mas resumida y no encuentro¿a donde se utiliza la computadoras analógicas?

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  8. k biien me faciliitoO LA hoOmewoORK!! :) :) :p

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  9. con las conputadoras me puedo comunicar con otra persona 24 octubre 1

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  10. sta muy buena sta pagina y gracias por ayudarme hacer mi tarea

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  11. exellent information

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  12. ME parece que tu información es muy completa

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  13. La verdad es que no entiendo nada, hay mucho contenido que explicacion. Pero si lo use pa mi trabajo

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  14. no encontre lo que yo queria ¡OSEA HELLO!

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  15. Buena Imformacion GRacias POr Ayudarme Con Mi Tarea!

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  16. muy buena informacion ok

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  17. quien lo creo carajo y en que fecha

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    1. eso esta en ofimac2 turno esta asi como por etapa.. y esa no es la forma de decir algo.. se pide con educacion y respeto ok..

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  18. Wiiii ahora que termine el trabajo de informatica podre jugar en clases!

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  19. oye no dices nada de que son las computadoras híbridas pero buen trabajo con las análogas? :/

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  20. por favor ayudenme me pidieron modelos de computadoras de acuerdo a su tipo y tamaño necesito
    2 modelos de hibridas, digitales y analogicas
    2 modelos de macro micro mini computadora

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  21. me gustaria saber cuales son los tipos de computadoras analogicas

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