Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
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technique de calcul analogique et hybride (suite)

Modes de fonctionnement et méthodes

On distingue plusieurs modes de fonctionnement suivant que les liaisons entre les calculateurs analogique et numérique sont unilatérales ou bilatérales et que ces derniers travaillent à tour de rôle ou simultanément. Les liaisons sont unilatérales lorsque les informations sont transmises dans un seul sens : c’est le cas du calcul en ligne où le calculateur aval traite les informations transmises par le calculateur amont. Les liaisons sont bilatérales lorsque des informations sont transmises dans les deux sens : elles sont bilatérales alternées lorsque les échanges ont lieu à tour de rôle et bilatérales simultanées lorsque les échanges sont effectués simultanément.

• Le calcul analogique automatique est la forme la plus élémentaire du calcul hybride. Le processus ou phénomène physique est alors simulé dans sa totalité sur la partie analogique, la partie numérique assurant d’une part la gestion du calculateur analogique au sens de la commande (affichage des coefficients, mise en conditions initiales, calcul, mémoire, etc.), d’autre part l’acquisition et le traitement de certains résultats (édition de tableaux et de courbes).

• Le calcul hybride série représente une forme de calcul plus élaborée dans laquelle les deux calculateurs se partagent les travaux en opérant à tour de rôle. C’est le cas lors de la résolution des problèmes d’identification ou d’optimalisation associés à des systèmes d’équations différentielles ; c’est également le cas lors de la résolution par la méthode CSDT (continuous space discrete time) des équations aux dérivées partielles du type spatio-temporel. Dans les problèmes d’identification ou d’optimisation, le calculateur analogique résout un très grand nombre de fois les équations différentielles associées au processus ou phénomène, tandis que le calculateur numérique assure l’automatisme de la répétition des calculs au moyen d’algorithmes qui contrôlent la convergence des solutions. Dans le cas de la résolution des équations aux dérivées partielles par la méthode CSDT, le calculateur analogique calcule la solution d’espace à chaque pas de temps, tandis que le calculateur numérique met en mémoire cette dernière et la restitue au pas suivant.

• Le calcul hybride parallèle est la forme la plus complexe, dans laquelle les deux calculateurs opèrent simultanément. C’est le cas en ce qui concerne la résolution des grands systèmes différentiels pour lesquels, à tout instant, le calculateur analogique sous-traite au calculateur numérique certaines opérations telles que l’élaboration de fonctions issues de tables ou de retards variables, ou pour lesquels il est possible de distinguer, au sens de la bande passante, des éléments à évolution rapide et à évolution lente. Dans cette dernière hypothèse, les éléments rapides sont simulés par la partie analogique, les éléments lents par la partie numérique. Dans d’autres cas où, aux équations différentielles, sont associées des équations algébriques, il peut être plus intéressant d’effectuer toutes les opérations d’intégration sur la partie analogique et de réserver à la partie numérique, outre les automatismes, les mises en mémoire et les restitutions, la résolution des équations algébriques. De même, dans certains cas, la résolution d’équations algébriques implicites peut être plus rapide si elle est traitée sur un calculateur analogique. À vrai dire, la répartition des tâches entre les calculateurs est propre à chaque problème ; elle nécessite une analyse préalable des propriétés des processus dont on désire la simulation et une excellente vision des performances qu’il est possible de tirer des deux calculateurs, tout au moins dans le cas des grands calculateurs pour lesquels il existe de nombreuses combinaisons.


Programmes de calcul

Ils comprennent une partie analogique supportée par les panneaux câblés analogiques et logiques et une partie numérique subdivisée en un programme utilisateur et des sous-programmes de bibliothèque.

• Le programme analogique est élaboré en appliquant les mêmes règles que celles qui sont utilisées lors d’une étude analogique pure.

• Le programme numérique utilisateur comporte une section relative à la phase qui précède les calculs et une section relative à la phase d’exécution des calculs proprement dits. La première section correspond au premier affichage des coefficients et des conditions initiales du calculateur analogique ainsi qu’à la vérification automatique du câblage analogique et des opérations algébriques réalisées par le calculateur analogique dans le mode « conditions initiales ». La seconde section correspond à l’ensemble des travaux de calcul et de gestion qui sont ensuite exigés du calculateur numérique. Le programme utilisateur réunit des sous-programmes écrits généralement en fortran par l’utilisateur et des sous-programmes de bibliothèque écrits soit en fortran, soit en assemblage.

• Les sous-programmes de bibliothèque sont des sous-programmes mathématiques et des sous-programmes de gestion élémentaire au niveau de l’interface et du calculateur analogique. Au niveau de l’interface des données, ils permettent par exemple de choisir les canaux analogiques numériques que l’on souhaite utiliser ainsi que leur mode de fonctionnement. Au niveau de l’interface logique, ils permettent d’effectuer des tests sur des lignes d’état, d’imposer le niveau logique des lignes d’ordres ou encore d’afficher ou de lire un mot logique de 16 bits. Au niveau de l’interface de commande, ils peuvent assurer la commande du calculateur analogique, c’est-à-dire la sélection des modes et des vitesses de calcul, l’affichage des potentiomètres et la lecture des valeurs des tensions à la sortie des opérateurs parallèles, etc.


Les avantages du calcul analogique et hybride

Malgré quelques faiblesses, en particulier dans les domaines du logiciel, encore insuffisant en ce qui concerne le calcul hybride, et du matériel, dont l’évolution technique est trop lente en ce qui concerne le calcul analogique, le calcul analogique et hybride présente trois caractéristiques particulièrement importantes :
1o une grande accessibilité, due à une méthode de pensée intuitive, très proche de la réalité, où l’homme vit les phénomènes et oublie la machine, dialoguant par l’intermédiaire d’un langage qui est presque celui de tout le monde, notamment du monde de l’automatique et des processus ;
2o une grande rapidité de calcul, conséquence d’un mode de fonctionnement parallèle et d’une représentation de l’information par signaux continus, qui permet d’accéder au temps réel, mais aussi au temps accéléré, dans le premier cas autorisant la connexion à des éléments et des processus réels, dans le second cas ouvrant la voie à des applications nouvelles ;
3o un coût relativement faible des calculs, sous réserve bien entendu que la charge du calculateur analogique ou du calculateur hybride soit suffisante, ce coût, fonction de la taille du calculateur et du mode d’exploitation adopté, étant d’autant plus bas que la vitesse de calcul choisie est grande et que le nombre des calculs relatifs à un même problème est élevé.

Cl. C.

➙ Information / Informatique / Modèle / Ordinateur / Programmation / Simulation.