Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Гибридная вычислительная машина
Гибридные вычислительные машины ( ГВМ) оперируют с информацией, представленной как в цифровой, так и аналоговой форме. ГВМ предназначены для решения ряда конкретных задач, когда требуется объединить достоинства принципов построения ЦВМ и АВМ. [2]
Таким образом, на гибридной вычислительной машине можно успешно решать сложные нелинейные двухмерные задачи нестационарной теплопроводности, которые при такой постановке пока не могут быть решены другими методами. Сварной шов существенно влияет на температурное поле конструкции даже в мягких условиях нагрева и охлаждения в процессе нормальной эксплуатации. [9]
Наконец, комбинированной, или гибридной вычислительной машиной мы будем называть любую физическую систему, отвечающую сформулированным выше условиям, для которой составлена гибридная модель. [10]
Кроме того, были разработаны комплекс аналоговых и гибридных вычислительных машин на полупроводниках, а также управляющие вычислительные машины и системы с программным управлением. Одновременно с этим были разработаны такие периферийные устройства, как электрическая пишущая машинка, устройство ввода с перфоленты, печатающее устройство, накопитель на магнитной ленте и память на ферромагнитных сердечниках. [12]
Это обсуждение всех плюсов и минусов аналоговых, цифровых и гибридных вычислительных машин призвано обратить внимание читателя на то обстоятельство, что в машинном имитационном моделировании может использоваться не только цифровая техника. При определенных обстоятельствах более предпочтительными могут оказаться аналоговые и гибридные машины. Хорошо, когда исследователь имеет возможность выбирать наиболее подходящую вычислительную машину. К сожалению, не каждый имеет доступ ко всем трем типам вычислительных машин, и на практике пользователь, вероятнее всего, воспользуется той, которая уже имеется в его распоряжении. [13]
Гибридный компьютер
Гибридный компьютер, гибридная вычислительная машина, аналого-цифровая система — вид гибридной вычислительной системы (ГВС), сочетающий в себе свойства аналоговых и цифровых вычислительных устройств. [1]
Содержание
История
Появление гибридных вычислительных систем было сопряжено с тем, что для ряда возникающих в технике задач моделирования сложных систем ни аналогового, ни цифрового методов не хватило.
Таковыми задачами стали:
Цифровые машины соответствующей эпохи [когда?] не имели достаточного быстродействия для обработки возникающих массивов данных в реальном времени, а аналоговые машины не позволяли достичь всего возможного разнообразия моделируемых ситуаций.
Поэтому было найдено решение разделить вычислительный процесс на несколько классов операций, после чего возложить наиболее сложную функциональную обработку сигналов на аналоговые модули системы, а алгоритмы принятия решений, сценарии и задание начальных и конечных условий — на цифровые модули.
Всё это позволило снизить затраты вычислительной мощности применяемых ЦВМ и повысить быстродействие получившихся гибридных систем.
Отличительные особенности
В гибридной вычислительной системе устранены многие недостатки, свойственные каждому из типов вычислительных машин в отдельности, и объединены такие преимущества, как: [1] [2]
Архитектура
Гибридные вычислительные системы строятся из следующих элементов:
Эффективный гибридный комплекс может быть создан только в результате тщательного исследования предметной области, уточнения всех особенностей применения и детального анализа типичных задач. Поэтому говорить о какой-то единой архитектуре гибридных вычислительных систем в корне неверно.
Классификация
Гибридные вычислительные машины, как и аналоговые, можно разделить на две основных группы:
Также различают аналого-ориентированные, цифро-ориентированные и сбалансированные гибридные вычислительные системы.
Применение
Гибридными системами эффективно решаются следующие основные группы задач:
Моделирование в реальном времени
Одна из типичных задач первой группы — моделирование системы управления прокатного стана. В этом случае аналоговая вычислительная машина воспроизводит динамику процессов в самом стане, а управляющая машина моделируется ЦВМ общего назначения со специальной программой. Кратковременность переходных процессов в приводах станов и взаимосвязь большого числа величин при попытке смоделировать их целиком на ЦВМ в реальном масштабе времени потребовали бы применения сверхбыстродействующих ЦВМ, при этом точность моделирования наиболее критичных, быстрых процессов, определялась бы прежде всего погрешностями дискретизации.
Этот класс задач типичен для управления военными объектами, например, системами ПВО или военным соединением.
Управление движущимся объектом
Вторая группа включает в себя две подгруппы задач:
Задачи самонаведения
Для них характерно то, что траектория движения формируется в процессе самого движения как результат управляющих и внешних воздействий. По мере приближений объекта к цели скорость изменения некоторых параметров становится столь велика, что использование чисто цифровых решений требует сверхвысокого быстродействия, а чисто аналоговое решение не способно охватить большой динамический диапазон измеряемых величин с приемлемой точностью. Кроме того, аналоговая машина может корректно обработать не всякую «пограничную» ситуацию.
В этом случае гибридная система позволяет скомпенсировать недостатки обеих технологий и «выкрутиться» из нештатных состояний.
Комплексные тренажёры
Построение вычислительной части комплексных тренажёров показало, что наибольшая точность моделирования достигается, если уравнения движения вокруг центра тяжести возлагаются на аналоговую часть, а движением центра тяжести в пространстве и всеми кинематическими соотношениями занимается цифровая машина.
Стохастические процессы
К этой группе принято относить задачи, решаемые обработкой результатов многократной реализации случайного процесса.
Реализация случайного процесса аналоговой машиной во-первых, не требует пропорционального возрастания энергетических затрат при повышении быстродействия, а во-вторых, позволяет (в отличие от цифровых алгоритмов) снизить повторяемость генерируемых последовательностей, особенно при очень большой их длине.
Быстродействующая АВМ работает при этом в режиме многократного повторения решения, а обработка полученных на её выходах результатов, обработка граничных условий, вычисление функционалов — возлагается на ЦВМ. Кроме того, именно ЦВМ задаёт критерии и по ним определяет окончание обсчёта.
Гибридные решения позволяют сократить время решения задач такого типа на несколько порядков по сравнению с чисто цифровыми алгоритмами, а также, в ряде случаев, без существенных затрат повысить надёжность получаемых результатов.
Биологические системы
Близкие по эффективности результаты достигаются при исследовании гибридными системами процессов распространения возбуждения в биологических системах. Специфика данного вида задач, даже в их простейшем варианте, моделирование такой среды состоит в построении сложной нелинейной системы уравнений в частных производных.
Оптимизация управления
Решение задач оптимального управления при применении к объектам выше третьего порядка сталкивается с принципиальными трудностями.
Особенно возрастают сложности моделирования и получения решения, если оптимальное управление требуется искать на работающей системе.
Именно гибридные вычислительные системы позволяют устранить или хотя бы минимизировать эти трудности. Для этого с помощью ГВМ реализуют такие методы, как принцип максимума Понтрягина, чрезвычайно сложные в вычислительном отношении.
Частные производные
ГВМ эффективно применяются также в задачах, где главным является построение и решения нелинейных уравнений в частных производных.
Это могут быть как задачи анализа, так и задачи оптимизации и идентификации.
Примеры задач оптимизации:
При решении этих задач ЦВМ соединяется с сеточной моделью, многократно используемой в процессе решения.
Современное состояние
Рост вычислительной мощности микропроцессоров на несколько порядков, миниатюризация цифрового оборудования снизили потребность в построении гибридных систем для большинства описанных задач, и в настоящее время гибридные решения могут сохранять применение:
Серийные модели
Экстре́ма — семейство настольных гибридных вычислительных систем. По быстродействию и способу набора условий машины этого семейства близки к аналоговым вычислительным машинам. Последние модели были построены на базе аналогового процессора с дополнительными системами задания начальных значений переменных. Для управления вычислительным процессом использовалось устройство визуального отображения и устройство измерения и контроля условий задачи, формирования временны́х и тактовых сигналов. Использовались для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентальных уравнений, систем конечных неравенств, систем обыкновенных и нелинейных дифференциальных уравнений с заданными начальными условиями, отыскания координат максимума и минимума функции многих переменных с различными ограничениями, задач нелинейного программирования и др. [1] Основные характеристики последних моделей:
Проблемы
Помимо преимуществ «разделения труда», гибридные вычислительные системы имеют свои собственные трудности проектирования, отсутствующие как в цифровом, так и в аналоговом оборудовании.
Главной проблемой являются погрешности дискретизации:
Так как в гибридных системах происходит многократный двусторонний обмен данными между аналоговой и цифровой частями, то переменная величина временной задержки, вносимой программной обработкой, может привести к возникновению непредусмотренной моделью нелинейной обратной связи. При работе ЦВМ с АЦП и ЦАП преобразователями это не вызывает столь существенных проблем, а в гибридной вычислительной системе это может приводить к потере устойчивости и нарушить работоспособность всей системы.
Для оценки погрешности конкретного комплекса требуется чрезвычайно сложный анализ первичных погрешностей оборудования и вносимых преобразованиями вторичных погрешностей. Без этого невозможна разработка точных вычислительных комплексов.
Несмотря на то, что первичные погрешности АВМ и ЦВМ, из которых строятся гибридные системы, достаточно хорошо изучены, проблема оценки погрешности при решении с помощью гибридного комплекса нелинейных задач ещё не разрешена.
Интересные факты
Нервы животных могут служить примером аналоговой системы. Сигналы проходят через синапсы от одной нервной клетки к следующей как дискретные (цифровые) сигналы, которые затем преобразуются внутри нервных клеток в аналоговый моды путем создания электро-химического потенциал, пока его порог не будет достигнут, после чего происходит передача серии цифровых сигналов в следующую клетку нерва. [4]
Заблуждения
В литературе встречаются случаи ошибочного отнесения к гибридным вычислительным системам аналоговых вычислительных машин, имеющих отдельные элементы дискретной логики:
Следует заметить, что такие вычислительные машины сохраняют аналоговое представление как основное, а цифровые элементы несут исключительно вспомогательные функции.
Гибридные компьютеры: особенности, типы, преимущества, примеры
Содержание:
В гибридные компьютеры Это оборудование, отражающее особенности аналоговых и цифровых машин. Цифровое устройство используется для управления и решения логико-арифметических операций, а аналоговое устройство используется в качестве решателя для дифференциальных уравнений.
Как правило, приближенное решение сложных уравнений получается с использованием итерационных численных методов, которые требуют большого количества итераций, в зависимости от того, насколько хорошее начальное «начальное значение» конечного значения и желаемая точность.
Аналоговое оборудование обычно работает на удивление быстро, потому что оно может решать чрезвычайно сложные уравнения относительно скорости прохождения сигнала по цепи, что составляет приличную часть скорости света.
Однако точность аналоговых компьютеров невысока и ограничивается тремя или максимум четырьмя знаками точности.
С другой стороны, цифровое оборудование производится таким образом, что решение уравнений доводится до почти точной точности, хотя и намного медленнее по сравнению с аналоговыми компьютерами.
Таким образом, для многих операций в реальном времени эти цифровые вычисления слишком медленны, чтобы их можно было использовать, но точность аналогового компьютера также недостаточна. Отсюда важность гибридных компьютеров.
характеристики
Комбинация аналоговых и цифровых компонентов
Эти компьютеры основаны на компьютерной системе, которая сопоставляет аналоговые устройства с цифровыми.
Обычно аналоговые компоненты компьютера выполняют сложные математические вычисления. Цифровые компоненты отвечают как за арифметические, так и за логические операции, а также используются для управления системой.
В случае суперкомпьютера это соответствует комбинации машин, способных обрабатывать цифровые и аналоговые сигналы. Гибридный компьютер предоставляет подходящий метод для выполнения очень сложных симуляций.
Лучшее из аналогового и цифрового мира
Создав этот тип встроенного компьютера, можно легко получить преимущества как аналоговых, так и цифровых вычислений.
Гибридный компьютер невероятно быстр, когда дело доходит до решения уравнений, даже если вычисления чрезвычайно сложны. Это так благодаря наличию важных аналоговых компонентов в конструкции оборудования.
Следовательно, гибридный компьютер может решать уравнения с той же способностью, что и аналоговый компьютер. Кроме того, цифровые элементы служат для исключения одного из основных недостатков полностью аналогового устройства.
Для сравнения, диапазон точности аналогового компьютера ограничен, в то время как точность цифрового компьютера намного выше.
За счет интеграции элементов, которые позволяют цифровому компьютеру с точностью до трех или четырех знаков, гибридные вычисления позволяют обрабатывать уравнения намного быстрее, чем с помощью только цифрового варианта.
Другими словами, гибридные вычисления предлагают скорость и точность, избавляя пользователя от необходимости довольствоваться только цифровым или аналоговым компьютером.
Технические приложения
Гибридное оборудование в основном предназначено для технических приложений, в которых обрабатываются не только дискретные данные, но и непрерывные. То есть они позволяют обрабатывать эти два типа данных.
И аналоговые, и гибридные компьютеры представляют собой специально созданные компьютеры, и их приложения заранее определены во время проектирования.
Типы
2 в 1 ПК
Для портативного компьютера термин «гибридный компьютер» используется для обозначения ПК 2-в-1. Этот тип ПК состоит из съемного экрана и клавиатуры, объединяя, таким образом, функциональность портативного компьютера и планшета.
Эти гибридные компьютеры обладают мощностью компьютера и, кроме того, после отключения клавиатуры они становятся портативными, как планшет.
Например, этот гибридный компьютер можно использовать для выполнения задач с его помощью в течение дня, а затем путем разделения экрана, чтобы иметь возможность просматривать его в постели в Facebook и Instagram.
Большие гибридные электронно-вычислительные машины
Они широко использовались с 1960-х до середины 1980-х годов и имели несколько сотен операционных усилителей.
Они решили чрезвычайно сложные и обширные наборы математических моделей дифференциальных уравнений.
Например, космические полеты с шестью степенями свободы, кинетика экзотермических химических реакций, системы управления предприятиями пищевой промышленности и иммуносупрессивная система человека.
Гибридные системы общего назначения
Это компьютеры, которые обладают способностью использовать различные приложения или решать многочисленные типы проблем.
Многие из этих типов гибридных компьютеров были когда-то системами специального назначения, то есть гибридными компьютерами, работающими неполный рабочий день, где вы могли получать результат с определенной скоростью.
Гибридные выделенные компьютеры
Они включают статические программы, которые нельзя настроить. Обычно они встраиваются в физические системы, которые обычно используются в качестве имитаторов подсистем, контроллеров функций или анализаторов вывода.
Например, пневматический компьютер использует пневмобаллон и сопла для генерации точных функций умножения, деления или извлечения квадратного корня входных сигналов, кодируя данные как давление воздуха.
Преимущества и недостатки
— Преимущество
Скорость
Эти компьютеры обладают огромной скоростью вычислений благодаря конфигурации, предлагаемой аналоговой системой. Это очень полезно при поиске численных результатов для дифференциальных уравнений, как в случае моделирования полета.
Для этих целей использовались аналоговые системы, потому что они были быстрее цифровых компьютеров и предлагали решения за меньшее время. Однако точность этих результатов была сомнительной.
Таким образом, гибридный компьютер обеспечивает быстрые и точные результаты, очень полезен при решении сложных уравнений в реальном времени, и очень важно получать результаты мгновенно.
Высокая точность
Результаты, полученные на гибридном оборудовании, оказываются намного точнее и прибыльнее, чем на предыдущих машинах. Это связано с цифровой составляющей гибридного компьютера.
В гибридном компьютере «начальные» значения генерируются быстро, хотя и не являются математически точными, поскольку это значение достигается с помощью внешнего интерфейса аналоговых вычислений.
Это значение отправляется в цифровой интерфейс, который с помощью итеративного процесса получает точное числовое начальное значение. Общее время, необходимое для вычисления этого точного значения, намного меньше, чем при использовании аналогового или только цифрового компьютера.
Обработка данных онлайн
Ценность гибридного компьютера легко увидеть, когда необходимо управлять уравнениями в реальном времени.
Подобно тому, как строго аналоговое устройство обеспечит быстрые результаты, которые не являются полностью точными, а цифровое устройство обеспечит более точные ответы, вычисление которых займет больше времени, гибридный подход позволяет получать ответы сейчас, а не позже.
Эти ответы также более подробны и полезны, чем быстрые ответы, предоставляемые аналоговым оборудованием.
— Недостаток
В наше время цифровые сигнальные процессоры заменили гибридные компьютеры.
Гибридная система
Продукты, продаваемые как гибридные системы, представляют собой не что иное, как цифровое компьютерное оборудование, дополненное аналого-цифровым преобразователем для входа и цифро-аналоговым преобразователем для управления выходом.
Такая система обычно считается менее эффективной, чем настоящий гибридный компьютер.
Примеры
Газовые насосы на станции обслуживания содержат процессор, который преобразует измерения расхода топлива в значения, соответствующие количеству и цене.
В бизнесе эти компьютеры могут использоваться в химической промышленности в качестве систем управления технологическим процессом.
HRS-100
Примером автономного гибридного компьютера является HRS-100, который широко использовался в 1970-х годах.
Он был изобретен и разработан для изучения динамических систем в реальном и ускоренном масштабе времени. Также за оперативное решение широкого круга научных задач в институтах СССР.
Медицинская зона
ЭКГ, эхокардиограмма, ультразвук и аппараты для холтеровского мониторирования являются примерами гибридных компьютеров.
Многие диагнозы, используемые в области медицины, попадают в эту категорию.
Например, в отделении интенсивной терапии больниц используется аналоговый прибор, который измеряет артериальное давление и температуру пациента. Эти значения преобразуются и отображаются на цифровом дисплее в числовой форме.
Учитывая скорость, с которой гибридные компьютеры могут обрабатывать данные, проводятся исследования онлайн-обработки данных.
Фактически, гибридный компьютер был установлен в Центре биомедицинской инженерии Университета Огайо, где данные сердечной катетеризации передаются из разных больниц на гибридный компьютер через инфракрасный оптический механизм.
Эти данные анализируются в режиме реального времени, и результаты немедленно предоставляются врачу. Таким образом, время ожидания между процедурой катетеризации и получением результата значительно сокращается.
HP Envy x2
Это ультратонкий гибридный персональный компьютер, в котором два устройства встроены в одно. Это ноутбук, который также можно использовать как планшет.
Он содержит экран, который можно снять и превратить в планшет, отсоединив его от клавиатуры с помощью магнитной застежки.
Понятие алгоритма его свойства логические теории алгоритмов
Аналоговые вычислительные машины. Обобщенная структура
Аналоговая вычислительная машина (АВМ) — вычислительная машина, в которой каждому мгновенному значению переменной величины, участвующей в исходных соотношениях, ставится в соответствие мгновенное значение другой (машинной) величины, часто отличающейся от исходной физической природой и масштабным коэффициентом. Каждой элементарной математической операции над машинными величинами, как правило, соответствует некоторый физический закон, устанавливающий математические зависимости между физическими величинами на выходе и входе решающего элемента (например, законы Ома и Кирхгофа для электрических цепей, выражение для эффекта Холла, лоренцовой силы и т. д.).
В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций. В этих машинах используется метод математического моделирования (создаётся модель исследуемого объекта). Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений.
высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического сигнала;
простота конструкции АВМ;
лёгкость подготовки задачи к решению;
наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования.
— малая точность получаемых результатов (до 10%);
— алгоритмическая ограниченность решаемых задач;
— ручной ввод решаемой задачи в машину;
— большой объём задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи
Задачи
Экспериментальное исследование поведения системы с аппаратурой управления или регулирования в лабораторных условиях. С помощью АВМ воспроизводится та часть системы, которая по каким-либо причинам не может быть воспроизведена в лабораторных условиях.
Решение задач синтеза систем управления и регулирования сводится к подбору по заданным техническим условиям структуры изменяемой части системы, функциональных зависимостей требуемого вида и значений основных параметров. Окончательный результат получается многократным повторением решения и сопоставлением его с принятым критерием близости.
Эффективность применения
Повышение эффективности АВМ связано с внедрением в аналоговую технику цифровых методов, в частности цифровых дифференциальных анализаторов. Их применение снижает общий объём аппаратуры, хотя в остальных случаях они существенно уступают цифровым вычислительным машинам. Гораздо большими возможностями обладают гибридные вычислительные системы, у которых исходные величины представлены одновременно в цифровой и аналоговой форме.
Решающие элементы
АВМ состоят из некоторого числа решающих элементов, которые по характеру выполняемых математических операций делятся на:.
логические — к таким решающим элементам относятся устройства непрерывной логики, например предназначенные для выделения наибольшей или наименьшей из нескольких величин, а также устройства дискретной логики, релейные переключающие схемы и некоторые др. специальные блоки. Для связи устройств непрерывной и дискретной логики широко пользуются гибридными логическими устройствами (например, компараторами). Все логические устройства обычно объединяются в одном, получившем название устройства параллельной логики. Оно снабжается своим наборным полем для соединения отдельных логических устройств между собой и с остальными решающими элементами АВМ.
Вследствие не идеальности работы отдельных решающих элементов, неточности установки их коэффициентов передачи и начальных условий, решение, найденное с помощью АВМ, имеет погрешности. Результирующая погрешность зависит не только от перечисленных первичных источников, но и от характера и особенностей решаемой задачи. Практически можно считать, что погрешность при исследовании устойчивых нелинейных систем автоматического управления не превышает нескольких %, если порядок набираемой системы дифференциальных уравнений не выше 10-го.
Типы АВМ
Аналоговые вычислительные машины. Обобщенная структура.
На основе подобия или изоморфизма
Линейные: +,-, *, 1/х, dx, любые Const
Нелинейные: /, интеграл, f (x, y, t)
АВМ – параллельный принцип
Принцип вычислений – параллельный
Входной сигнал – значение напряжения
Набор операций – основные арифметические d и s
Область значений – должна существовать модель, описывающая диф. и интегр. уравнениями
Требования к пользователю – навыки моделирования + инженерное образование
Это взято из лекций по ТВП
Гибридные вычислительные машины. Обобщенная структура
Гибридная вычислительная система, аналого-цифровая вычислительная машина, комбинированная вычислительная машина, комбинированный комплекс из нескольких электронных вычислительных машин, использующих различное представление величин (аналоговое и цифровое) и объединённых единой системой управления. В состав Г. в. с., кроме аналоговых и цифровых машин (АВМ и ЦВМ) и системы управления, обычно входят преобразователи представления величин, устройства внутрисистемной связи и периферийное оборудование (см. структурную схему на рис.). Г. в. с. — комплекс ЭВМ, в этом её главное отличие от гибридной вычислительной машины, названной так потому, что она строится на гибридных решающих элементах, либо с использованием аналоговых и цифровых элементов.
Расчленение вычислительного процесса в ходе решения задачи на отдельные операции, выполняемые АВМ и ЦВМ в комплексе, уменьшает объём вычислительных операций, возлагаемых на ЦВМ, что при прочих равных условиях существенно повышает общее быстродействие Г. в. с.
Различают аналого-ориентированные, цифро-ориентированные и сбалансированные Г. в. с. В системах первого типа ЦВМ используется как дополнительное внешнее устройство к АВМ, предназначенное для образования сложных нелинейных зависимостей, запоминания полученных результатов и для осуществления программного управления АВМ. В системах второго типа АВМ используется как дополнительное внешнее устройство ЦВМ, предназначенное для моделирования элементов реальной аппаратуры, многократного выполнения небольших подпрограмм.
Создание эффективных гибридных комплексов требует в первую очередь уточнения основных областей их применения и детального анализа типичных задач из этих областей. В результате этого устанавливают рациональную структуру гибридного комплекса и формируют требования к его отдельным частям.
Задачи, которые эффективно решаются на Г. в. с.
1. моделирование в реальном масштабе времени автоматических систем управления, содержащих как аналоговые, так и цифровые устройства; (пример, моделирование системы управления прокатного стана. Динамика процессов в нём воспроизводится на аналоговой машине, а специализированная управляющая станом машина моделируется на универсальной ЦВМ среднего класса. Вследствие кратковременности переходных процессов в приводах прокатных станов, полное моделирование таких процессов в реальном масштабе времени потребовало бы применения сверхбыстродействующих ЦВМ.);
2. воспроизведение в реальном масштабе времени процессов, содержащих высокочастотные составляющие и переменные, изменяющиеся в широком диапазоне (являются задачи управления движущимися объектами, в т. ч. и задачи самонаведения, а также задачи, возникающие при создании вычислительной части комплексных тренажеров. Для задач самонаведения характерно формирование траектории движения в процессе самого движения. Большая скорость изменения некоторых параметров при приближении объекта к цели требует высокого быстродействия управляющей системы, превышающего возможности современных ЦВМ, а большой динамический диапазон — высокой точности, трудно достижимой на АВМ При решении этой задачи на Г. в. с. целесообразно возложить воспроизводство уравнений движения вокруг центра тяжести на аналоговую часть, а движение центра тяжести и кинематические соотношения — на цифровую часть вычислительной системы.);
3. статистическое моделирование; моделирование биологических систем; решение уравнений в частных производных; оптимизация систем управления (относятся задачи, решение которых получается в результате обработки многих реализаций случайного процесса, например решение многомерных уравнений в частных производных методом Монте-Карло, решение задач стохастичемкого программирования, нахождение экстремума функций многих переменных. Многократная реализация случайного процесса возлагается на быстродействующую АВМ, работающую в режиме многократного повторения решения, а обработка результатов, воспроизводство функций на границах области, вычисление функционалов — на ЦВМ. Кроме того, ЦВМ определяет момент окончания счёта. Применение Г. в. с. сокращает время решения задач этого вида на несколько порядков по сравнению с применением только цифровой машины).
Применение Г. в. с. эффективно также при решении нелинейных уравнений в частных производных. При этом могут решаться как задачи анализа, так и задачи идентификации и оптимизации объектов. Примером задачи оптимизации может служить подбор нелинейности теплопроводного материала для заданного распределения температур; определение геометрии летательных аппаратов для получения требуемых аэродинамических характеристик; распределение толщины испаряющегося слоя, предохраняющего космические корабли от перегрева при входе в плотные слои атмосферы; разработка оптимальной системы подогрева летательных аппаратов с целью предохранения их от обледенения при минимальной затрате энергии на подогрев; расчёт сети ирригационных каналов и установление оптимальных расходов в них и т.п. При решении этих задач ЦВМ соединяется с сеточной моделью, многократно используемой в процессе решения.
Развитие Г. в. с. возможно в двух направлениях: построение специализированных Г. в. с., рассчитанных на решение только одного класса задач, и построение универсальных Г. в. с., позволяющих решать сравнительно широкий класс задач. Структура такого универсального гибридного комплекса (рис.) состоит из АВМ однократного действия, АВМ с повторением решения, сеточной модели, устройств связи между машинами, специального оборудования для решения задач статистического моделирования и периферийного оборудования. Помимо стандартного математического обеспечения ЭВМ, входящих в комплекс, в Г. в. с. требуются специальные программы, обслуживающие систему связи машин и автоматизирующие процесс подготовки и постановки задач на АВМ, а также единый язык программирования для комплекса в целом.
Наряду с новыми вычислительными возможностями в Г. в. с. возникают специфические особенности, в частности появляются погрешности, которые в отдельно работающих ЭВМ отсутствуют. Первичными источниками погрешностей являются временная задержка аналого-цифрового преобразователя, ЦВМ и цифро-аналогового преобразователя; ошибка округления в аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразователях; ошибка от неодновременной выборки аналоговых сигналов на аналого-цифровой преобразователь и неодновременной выдачи цифровых сигналов на цифро-аналоговый преобразователь; ошибки, связанные с дискретным характером выдачи результатов с выхода ЦВМ.
Структурная схема универсальной гибридной вычислительной системы: сплошной линией обозначены информационные, а пунктирной — управляющие каналы.