Digitaler Rechenschieber

Digtalschieber

wurde in einem eingebauten Analog-Digital- oder Digital-Analog-Wandler durchgeführt. Es können verschiedene Rechenhilfen miteinander gekoppelt werden, wobei die Verknüpfungen meist unabhängig voneinander verwendet werden können: Gab es eine solche Uhr - nicht digital, sondern mit einem Rechenschieber. mw-headline" id="Compare_to_DigitalComputers">Vergleiche mit DigitalComputern[Bearbeiten | < quellcode bearbeiten]

Analoge Computer sind Rechenvorrichtungen oder -maschinen, mit denen mit Unterstützung kontinuierlicher mechanischer oder elektrischer Prozesse berechnet wird. Im Gegensatz zu digitalen Computern werden hier keine Figuren oder Events mitgezählt. Im Rechenschieber, einem simplen mechanisch analogen Computer, werden die Ziffern als stufenlos wählbare Länge wiedergegeben. Die schlichte ABKUS dagegen ist ein digitaler Computer, weil er Nummern mit Bällen dezent anzeigt.

Analoge Computer, die auf gewisse ursprüngliche Korrelationen zurückgehen, waren z. B. der in der Vergangenheit vielfach zur Simulierung von Regelprozessen verwendete Pneumatik- oder Elektromodellregelkreis und die mechanische Tidenberechnungsmaschine, die auch heute nicht mehr verwendet wird. Die elektronischen Analogcomputer werden heute nahezu komplett durch digitale Computer abgelöst. Während einer Übergangsphase gab es auch Hybridcomputer, in denen ein analoger und ein digitaler Computer miteinander verbunden waren.

Das Umsetzen zwischen den Anzeigemodi mit stetigen (meist elektrischen) oder Zählerständen erfolgt in einem integrierten Analog-Digital- oder Digital-Analog-Wandler. Analogcomputer stellen ihre Messwerte in der Regel nicht als Einzelwerte wie digitale Computer dar, sondern als fortlaufende - d.h. analoge Messgrößen, zum Beispiel in Gestalt von Geometrien wie Länge, Winkel, Wasserstand (Wasserintegrator), elektrischer Spannung oder Strom.

In der Folgezeit wurde eine technologische Umsetzung von Analogrechnerelementen (Sommer, Integratoren und Multiplikatoren) durch Digitalrechnerelemente (Digital Differential Analyzers, DDA) durchgeführt. Das Definieren der implementierten Funktionalität geschieht in einem Analogcomputer durch Verkabelung von Komponenten, in einem Digitalcomputer durch das Software. Ein großer Pluspunkt von Analogcomputern gegenüber digitalen Computern ist ihre Echtzeitechtheit und ihre prinzipienbasierte Parallelität bei der Ausführung.

Daraus resultiert eine wesentlich höhere Rechnerleistung im Vergleich zu Algorithmus gesteuerten Geräten, die jedoch in der Regel zum Kostenaufwand einer niedrigen Rechnergenauigkeit gekauft werden, die im besten Falle etwa 0,01 Prozentpunkte beträgt. Bekannt sind die unterschiedlichen Typen von Schlittenleitern und mechanischem Planimeter, die vom ausgehenden neunzehnten Jh. weit verbreiteten waren, bis sie in den siebziger und achtziger Jahren durch digitales Elektronikgerät ersetzt wurden.

Die Rechenschieber sind hauptsächlich in folgenden Ausführungen erhältlich: Rechenschieber, Rechenscheibe, Rasterwalze und Rasteruhr. Für die Gezeitenberechnung wurden mechanisch analoge Computer verwendet, wie sie im Deutsches Maritimes Museum in Bremerhaven oder in Wilhelmshaven zu finden sind[1]. Zwischen 1923 und 1927 entwickelt er dort einen analogen Rechner zur Lösung von Differenzialgleichungen, den Produktintelligenten.

Das Differentialanalysegerät war ein elektromagnetischer Analogcomputer, ein Integrationssystem, das mehrere Differenzgleichungen simultan verarbeiten konnte. Die Wasserintegratoren sind analoge Computer. Zur Durchführung dieser Arbeit hat er bis 1945 einen analogen Rechner zur Auflösung von Differenzialgleichungen aufgesetzt. Analoge Computer wurden speziell in den Jahren zwischen 1950 und 1980 zur Auflösung gewöhnlicher Differenzialgleichungen aufgesetzt.

Technische Einsatzmöglichkeiten der Elektronik-Analogcomputer waren z.B. für die Bahnsimulation von Geschossen und Sprengkörpern der Artillerie, für die Erforschung von Fragen der Kernphysik, der Luft- und Raumfahrtingenieurwissenschaften, aber auch der Physik, der Prozesssimulation, der Optimierung, uvm. vorhanden. Kernelement eines konventionellen elektronisch analogen Computers ist der OP-Verstärker, der als Basis für die drei Wirkungsgrundlagen dient: Neben diesen Grundbausteinen besitzen elektronisch analoge Computer als Eingabeeinheiten sogenannte Faktorpotentiometer, die als Spannungsverteiler zur Abbildung variabler Kenngrößen verwendet werden.

In der Regel werden Oszilloskope oder Schreiber zur Anzeige der Berechnungsergebnisse eingesetzt, wodurch die Möglichkeiten eines analogen Computers, Berechnungen durch zeitliche Skalierung über- oder unterlaufen zu lasse, zum Einsatz kommen. Elektronische Analogrechner haben neben der begrenzten Berechnungsgenauigkeit das Zusatzproblem, dass der Wertebereich auf eine sgn. Maschinensteuerung beschränkt ist.

Mit Röhrencomputern lag die Maschinensteuerung in der Regel bei 100 V, während mit wenigen Ausnahmefällen bei transistorisierten Geräten in der Regel 10 V als Maschinensteuerung verwendet wurden. Die Überschreitung dieses Wertebereichs im Rahmen einer Berechnung führte zu einer Überlastung und führte in der Regel zum Stillstand des Computers. Die Schwierigkeit dabei ist, dass alle zu verarbeitenden Differenzialgleichungen durch entsprechende Skalierungen so verändert werden müssen, dass ihre Lösungen einerseits nicht zu Übersteuerungen führen, sondern andererseits zu einer bestmöglichen Auslastung des Wertebereichs der +/-1-Maschineneinheit, um Berechnungsfehler auf ein Minimum zu beschränken.

Insofern kann ein elektronisches Analogrechnersystem mit einem elektronischen Festkomma-System mit ähnlichen Beschränkungen in Bezug auf den Wertebereich vergleichbar sein. In den meisten handelsüblichen Analogrechnern befand sich ein Zentralsteckplatzfeld (Patchfeld), auf dem mit Hilfe von Steckerverbindungen die entsprechenden Rechenkreise zur Problemlösung aufgebaut wurden ( "in Präzisionscomputern wurden hier geschirmte Linien verwendet).

Vor allem in den Anfängen der Elektronikentwicklung von Analogcomputern gab es Lösungsansätze, um durch die Bildung von direkten Gleichnissen mit Hilfe von überwiegend passiven Elementen wie Widerständen, Kondensatoren nachzubilden. Die Hauptanwendung von Analogcomputern ist die Lösung von Differenzialgleichungen. Beim Analogcomputer wird eine solche Formel so oft auf beiden Parteien eingebaut, bis keine Differenzbedingungen mehr auftauchen.

Ende der 1960er Jahre wurden zunehmend so genannten Hybridcomputer mit digitaler und analoger Recheneinheit zum Einsatz gebracht, um die Vorzüge beider Technologien, analog und digital, zu kombinieren. In der ISBN 3-451-18873-2, S. 191 Achim Sydow: Programmiertechnik für den elektronischen Analogcomputer. Verlagstechnik, 1 964. H. Adler, G. Neidhold: Elektrische Analog- und Hybridcomputer.

Ulmann: Analoge Computer, Wunder der Technologie - Grundlegendes, Historie und Einsatz. 2010, ISBN 978-3-486-59203-0. Die Analog Computer Museum Collection of electronic analog computers mit ausführlicher Anleitung zum Herunterladen sowie vielen Praxisbeispielen.

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