Komputer Analog Dengan Garis Waktu Komputer Analog – Komputer analog atau komputer analog adalah jenis komputer yang menggunakan aspek fenomena fisik yang terus berubah seperti besaran listrik, mekanis, atau hidrolik untuk memodelkan masalah yang sedang dipecahkan. Sebaliknya, komputer digital mewakili jumlah yang bervariasi secara simbolis dan dengan nilai diskrit dari waktu dan amplitudo.

Komputer Analog Dengan Garis Waktu Komputer Analog

tokyopc.org – Komputer analog dapat memiliki kompleksitas yang sangat luas. Aturan geser dan nomogram adalah yang paling sederhana, sedangkan komputer kendali penembakan angkatan laut dan komputer digital atau analog hibrida besar adalah yang paling rumit. Sistem untuk kontrol proses dan relai pelindung menggunakan kalkulasi analog untuk menjalankan fungsi kontrol dan pelindung.

Baca Juga : Sejarah Perangkat Keras Komputasi

Komputer analog banyak digunakan dalam aplikasi ilmiah dan industri bahkan setelah munculnya komputer digital, karena pada saat itu biasanya jauh lebih cepat, tetapi mereka mulai menjadi usang pada awal 1950-an dan 1960-an, meskipun mereka tetap digunakan dalam beberapa hal tertentu. Dilansir kompas.com, aplikasi seperti simulator penerbangan pesawat, komputer penerbangan di pesawat, dan untuk sistem kontrol pengajaran di universitas. Aplikasi yang lebih kompleks, seperti simulator penerbangan pesawat terbang dan radar apertur sintetis, tetap menjadi domain komputasi analog (dan komputasi hybrid) hingga tahun 1980-an, karena komputer digital tidak cukup untuk tugas tersebut.

Garis waktu komputer analog

A. Prekursor

Ini adalah daftar contoh perangkat komputasi awal yang dianggap sebagai pendahulu komputer modern. Beberapa dari mereka bahkan mungkin telah dijuluki ‘komputer’ oleh pers, meskipun mereka mungkin gagal untuk memenuhi definisi modern.

Menurut Derek J. de Solla Price, mekanisme Antikythera adalah tugas yang membosankan dan dianggap sebagai komputer simulasi mekanik paling awal. Ini dirancang khusus untuk menghitung posisi astronomi. Itu ditemukan di reruntuhan Ankytherera di pulau Antikythera Yunani pada tahun 1901, antara Kythera dan Kreta, bertanggal c. 100 SM pada periode Yunani kuno Yunani. Tidak sampai seribu tahun kemudian fitur-fitur kacau yang cocok untuk metode Antikythera muncul lagi.

Banyak alat bantu mekanis untuk penghitungan dan pengukuran dibuat untuk penggunaan astronomi dan navigasi. Planisfer pertama kali dijelaskan oleh Ptolemeus pada abad ke-2 Masehi. Astrolabe ditemukan di dunia Helenistik pada abad ke-1 atau ke-2 SM dan sering dikaitkan dengan Hipparchus. Kombinasi planisfer dan dioptra, astrolab secara efektif merupakan komputer analog yang mampu menyelesaikan beberapa jenis masalah dalam astronomi bola.

Astrolab yang menggabungkan komputer kalender mekanis dan roda gigi diciptakan oleh Abi Bakr dari Isfahan, Persia pada tahun 1235. Abū Rayhān al-Bīrūnī menemukan astrolabe kalender lunisolar bergerigi mekanis pertama, sebuah mesin pengolah pengetahuan berkabel tetap awal dengan rangkaian roda gigi dan roda gigi, c. 1000 Masehi. Jam kastil, jam astronomi mekanik bertenaga air yang ditemukan oleh Al-Jazari pada tahun 1206, adalah komputer analog pertama yang dapat diprogram.

Sektor, instrumen hitung yang digunakan untuk memecahkan masalah dalam proporsi, trigonometri, perkalian dan pembagian, dan untuk berbagai fungsi, seperti kuadrat dan akar kubus, dikembangkan pada akhir abad ke-16 dan menemukan aplikasi dalam meriam, survei, dan navigasi.

Planimeter adalah instrumen manual untuk menghitung luas bidang tertutup dengan menjiplaknya dengan hubungan mekanis.

Aturan geser ditemukan antara 1620 dan 1630, tak lama setelah konsep logaritma diterbitkan. Ini adalah komputer analog manual untuk perkalian dan pembagian.

Bersamaan kemajuan mistar jumlah, rasio yang ditambahkan membagikan timbal balik, kuadrat serta pangkal kuadrat, pangkal jenjang 3 serta dadu, dan guna transendental semacam logaritma serta eksponensial, trigonometri sirkuler serta hiperbolik, dan guna yang lain. Penerbangan merupakan salah satu dari sedikit aspek di mana mistar jumlah sedang dipakai dengan cara besar, paling utama buat membongkar permasalahan jarak durasi di pesawat enteng.

Charles Babbage dianggap oleh beberapa orang sebagai “bapak komputer”. Pada tahun 1822, Babbage mulai mendesain komputer mekanis pertama, Difference Engine, yang akhirnya menghasilkan desain elektronik yang lebih kompleks, meskipun semua ide penting dari komputer modern dapat ditemukan di Mesin Analitik Babbage.

Pada tahun 1831–1835, matematikawan dan insinyur Giovanni Plana merancang mesin kalender abadi, yang, melalui sistem katrol dan silinder dapat memprediksi kalender abadi untuk setiap tahun dari 0 M (yaitu, 1 SM) hingga 4000 M, mencatat tahun kabisat dan panjang hari yang bervariasi.

Mesin perkiraan pasang mundur yang ditemui oleh Sir William Thomson pada tahun 1872 amat bermanfaat buat pelayaran di perairan cetek. Ini memakai sistem katrol serta kabel buat dengan cara otomatis membagi tingkatan pasang mundur yang diprediksi buat rentang waktu khusus di posisi khusus.

Penganalisis diferensial adalah komputer simulasi mekanis yang dirancang untuk menyelesaikan persamaan diferensial melalui integrasi yang menggunakan mekanisme roulette untuk integrasi. Pada tahun 1876, James Thomson membahas kemungkinan membuat kalkulator semacam itu, tetapi ia terhalang oleh torsi keluaran terbatas dari integrator bola. Dalam penganalisis diferensial, keluaran dari satu integrator menggerakkan masukan atau keluaran grafis dari integrator berikutnya. Penguat torsi adalah kemajuan yang membuat mesin bekerja. Mulai 1920-an, Vannevar Bush dan yang lainnya mengembangkan penganalisis diferensial mekanis.

Era modern

Dumaresq adalah alat hitung mekanis yang ditemukan sekitar tahun 1902 oleh Letnan John Dumaresq dari Royal Navy. Itu adalah komputer analog yang menghubungkan variabel penting dari masalah pengendalian tembakan dengan pergerakan kapal sendiri dan kapal target. Itu sering digunakan dengan perangkat lain, seperti jam jangkauan Vickers untuk menghasilkan data jangkauan dan defleksi sehingga pemandangan senjata kapal dapat terus diatur. Sejumlah versi Dumaresq diproduksi dengan kompleksitas yang semakin meningkat seiring dengan perkembangannya.

Pada tahun 1912, Arthur Pollen mengembangkan komputer simulasi elektromekanis untuk sistem pengendalian kebakaran berdasarkan penganalisis diferensial. Itu digunakan oleh Angkatan Laut Kekaisaran Rusia selama Perang Dunia I.

Mulai tahun 1929, penganalisis jaringan AC dibangun untuk menyelesaikan masalah kalkulasi yang berkaitan dengan sistem tenaga listrik yang terlalu besar untuk diselesaikan dengan metode numerik pada saat itu. Ini pada dasarnya adalah model skala dari sifat listrik dari sistem ukuran penuh. Karena penganalisis jaringan dapat menangani masalah yang terlalu besar untuk metode analitik atau komputasi tangan, mereka juga digunakan untuk memecahkan masalah dalam fisika nuklir dan desain struktur. Lebih dari 50 penganalisis jaringan besar dibuat pada akhir tahun 1950-an.

Direktur senjata era Perang Dunia II, komputer data senjata, dan pembidik bom menggunakan komputer analog mekanis. Pada tahun 1942 Helmut Hölzer membangun komputer analog elektronik sepenuhnya di Peenemünde Army Research Center sebagai sistem kontrol tertanam (perangkat pencampur) untuk menghitung lintasan roket V-2 dari percepatan dan orientasi (diukur dengan giroskop) dan untuk menstabilkan dan memandu rudal. Komputer analog mekanis sangat penting dalam pengendalian tembakan senjata di Perang Dunia II, Perang Korea dan Perang Vietnam; mereka dibuat dalam jumlah yang signifikan.

Pada periode 1930–1945 di Belanda Johan van Veen mengembangkan komputer analog untuk menghitung dan memprediksi arus pasang surut ketika geometri saluran diubah. Sekitar tahun 1950 ide ini dikembangkan menjadi Deltar, sebuah komputer analog yang mendukung penutupan muara di barat daya Belanda (Delta Works).

FERMIAC adalah komputer analog yang ditemukan oleh fisikawan Enrico Fermi pada tahun 1947 untuk membantu studinya tentang transportasi neutron. Project Cyclone adalah komputer analog yang dikembangkan oleh Reeves pada tahun 1950 untuk analisis dan desain sistem dinamis.

Project Typhoon adalah komputer analog yang dikembangkan oleh RCA pada tahun 1952. Ini terdiri dari lebih dari 4000 tabung elektron dan menggunakan 100 dial dan 6000 konektor plug-in untuk memprogram. Komputer MONIAC ​​adalah model hidrolik ekonomi nasional yang pertama kali diluncurkan pada tahun 1949.

Computer Engineering Associates dipisah dari Caltech pada tahun 1950 untuk menyediakan layanan komersial menggunakan “Direct Analogy Electric Analog Computer” (“fasilitas penganalisis tujuan umum terbesar dan paling mengesankan untuk solusi masalah lapangan”) yang dikembangkan di sana oleh Gilbert D. McCann , Charles H. Wilts, dan Bart Locanthi.

Komputer analog pendidikan mengilustrasikan prinsip-prinsip penghitungan analog. Heathkit EC-1, komputer analog pendidikan seharga $ 199, dibuat oleh Heath Company, AS c. 1960. Itu diprogram menggunakan kabel patch yang menghubungkan sembilan penguat operasional dan komponen lainnya.

General Electric juga memasarkan perangkat komputer analog “pendidikan” dengan desain sederhana pada awal 1960-an yang terdiri dari generator nada dua transistor dan tiga kabel potensiometer sehingga frekuensi osilator dibatalkan ketika kenop potensiometer diposisikan dengan tangan untuk memenuhi persamaan. Hambatan relatif potensiometer kemudian setara dengan rumus persamaan yang diselesaikan. Perkalian atau pembagian dapat dilakukan, tergantung pada dial mana yang merupakan masukan dan keluaran. Akurasi dan resolusi terbatas dan mistar hitung sederhana lebih akurat — namun, unit tersebut menunjukkan prinsip dasar.

Desain komputer analog diterbitkan di majalah elektronik. Salah satu contohnya adalah PE Analogue Computer, diterbitkan di Practical Electronics pada edisi September 1978. Desain komputer hybrid lain yang lebih modern dipublikasikan di Everyday Practical Electronics pada tahun 2002. Contoh yang dijelaskan dalam EPE Hybrid Computer adalah penerbangan pesawat VTOL seperti Harrier jump jet. Ketinggian dan kecepatan pesawat dihitung oleh bagian analog dari komputer dan dikirim ke PC melalui mikroprosesor digital dan ditampilkan di layar PC.

Dalam kontrol proses industri, pengontrol loop analog digunakan untuk menyesuaikan suhu, aliran, tekanan, atau kondisi proses lainnya secara otomatis. Teknologi pengontrol ini berkisar dari integrator mekanis murni (melalui tabung vakum dan perangkat solid-state) hingga simulasi pengontrol analog oleh mikroprosesor.

Komputer analog elektronik

Kesamaan antara komponen mekanik linier, seperti pegas dan dashpots (peredam cairan kental), dan komponen listrik, seperti kapasitor, induktor, dan resistor sangat mencolok dalam hal matematika. Mereka dapat dimodelkan menggunakan persamaan dengan bentuk yang sama.

Namun, perbedaan antara sistem ini adalah yang membuat komputasi analog berguna. Jika seseorang menganggap sistem massa-pegas sederhana, membangun sistem fisik akan memerlukan pembuatan atau modifikasi pegas dan massa.

Ini akan diikuti dengan menempelkannya satu sama lain dan jangkar yang sesuai, mengumpulkan peralatan uji dengan kisaran masukan yang sesuai, dan akhirnya, melakukan pengukuran. Dalam kasus yang lebih rumit, seperti suspensi untuk mobil balap, konstruksi eksperimental, modifikasi, dan pengujian, keduanya rumit dan mahal.

Setara listrik dapat dibangun dengan beberapa penguat operasional (op amp) dan beberapa komponen linier pasif; semua pengukuran dapat dilakukan langsung dengan osiloskop. Di sirkuit, kekakuan pegas (yang disimulasikan), misalnya, dapat diubah dengan menyesuaikan parameter integrator. Sistem kelistrikan adalah analogi dengan sistem fisik, maka dari itu namanya, tetapi lebih murah untuk dibangun, umumnya lebih aman, dan biasanya lebih mudah untuk dimodifikasi.

Selain itu, rangkaian elektronik biasanya dapat beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi daripada sistem yang disimulasikan. Ini memungkinkan simulasi berjalan lebih cepat daripada waktu nyata (yang dalam beberapa kasus bisa berjam-jam, berminggu-minggu, atau lebih lama). Pengguna berpengalaman komputer analog elektronik mengatakan bahwa mereka menawarkan kontrol dan pemahaman yang relatif intim tentang masalah, relatif terhadap simulasi digital.

Kelemahan dari analogi mekanik-listrik adalah bahwa elektronik dibatasi oleh kisaran di mana variabel dapat bervariasi karena tegangan suplai tetap. Oleh karena itu, setiap masalah harus diskalakan dengan parameter dan dimensinya — misalnya, besaran kecepatan yang diharapkan dan posisi pendulum pegas.

Masalah dengan skala yang tidak tepat dapat menyebabkan tingkat kebisingan yang lebih tinggi. Penghitungan digital floating-point memiliki rentang dinamis yang sangat besar tetapi mungkin juga mengalami ketidaktepatan jika perbedaan kecil dari nilai yang sangat besar menyebabkan ketidakstabilan numerik.

Sirkuit listrik ini juga dapat dengan mudah melakukan berbagai macam simulasi. Misalnya, tegangan dapat mensimulasikan tekanan air dan arus listrik dapat mensimulasikan laju aliran dalam satuan meter kubik per detik. Integrator dapat memberikan total volume akumulasi cairan, menggunakan arus masukan yang sebanding dengan laju aliran (kemungkinan bervariasi).

Keakuratan komputer analog dibatasi oleh elemen komputasi serta kualitas daya internal dan interkoneksi listrik. Ketepatan pembacaan komputer analog dibatasi terutama oleh ketepatan peralatan pembacaan yang digunakan, umumnya tiga atau empat angka penting. Ketepatan komputer digital dibatasi oleh ukuran kata; aritmatika presisi-sewenang-wenang, meskipun relatif lambat, memberikan tingkat presisi praktis yang mungkin diperlukan. Namun, dalam banyak kasus, ketepatan komputer analog benar-benar mencukupi mengingat ketidakpastian karakteristik model dan parameter teknisnya.

Banyak komputer kecil yang didedikasikan untuk komputasi tertentu masih menjadi bagian dari peralatan regulasi industri, tetapi dari tahun 1950-an hingga 1970-an, komputer analog tujuan umum adalah satu-satunya sistem yang cukup cepat untuk simulasi sistem dinamis secara real time, terutama di pesawat terbang, militer, dan ruang angkasa. bidang.

Pada 1960-an, pabrikan utama adalah Electronic Associates of Princeton, New Jersey, dengan Komputer Analog 231R (tabung vakum, 20 integrator) dan kemudian Komputer Analog EAI 8800 (amplifier operasional solid state, 64 integrator). Penantangnya adalah Applied Dynamics of Ann Arbor, Michigan.

Baca Juga : Koleksi Software Kompresi Gratis Pengganti Winzip/Winrar

Meskipun teknologi dasar untuk komputer analog biasanya adalah penguat operasional (juga disebut “penguat arus kontinu” karena tidak memiliki batasan frekuensi rendah), pada tahun 1960-an komputer ANALAC Perancis mencoba menggunakan teknologi alternatif: pembawa frekuensi menengah dan sirkuit reversibel non disipatif.

Pada tahun 1970-an setiap perusahaan besar dan administrasi yang peduli dengan masalah dinamika memiliki pusat komputasi analog yang besar, misalnya:

A. Di AS: NASA (Huntsville, Houston), Martin Marietta (Orlando), Lockheed, Westinghouse, Hughes Aircraft

B. Di Eropa: CEA (Komisi Energi Atom Prancis), MATRA, Aérospatiale, BAC (British Aircraft Corporation).