模拟和数字计算有什么区别？

什么是模拟计算？

‍模拟计算已经存在了几十年，使用连续信号，如电流、电压来处理信息。

模拟计算处理各种物理现象，处理连续的数值范围，而不是二进制值。例如，模拟计算可以使用连续电压范围来通信，而不是使用32条数字线来通信。

模拟计算机现在为高性能和支持人工智能的应用程序提供动力。例如，闪存结构紧凑，通过使用闪存元素作为可调谐电阻器，将输入作为电压提供，输出作为电流被收集，以执行矢量矩阵乘法。闪存也是非易失性的，这意味着即使芯片的电源关闭，它也会继续存储值。

神话

模拟计算的好处

凭借巧妙的设计，将神经网络权重等8位参数与8位输入信号相乘，模拟计算只需一个晶体管。对于数字计算，它仍然需要数百或数千晶体管。模拟计算解决方案甚至免费存储参数。

结合闪存和模拟计算被称为analog compute-in-memory (CIM)。它提供令人难以置信的计算密度（成本低20倍）、超低功耗（与数字相比为10倍）和高性能，可与高端GPU的计算相媲美。

近年来，内存密度变得非常重要，导致像NVIDIA这样的公司在其最新系统中包括了昂贵的高带宽内存（HBM）。模拟存内计算通过直接在内存本身中计算来解决这个问题，以显著更低的成本带来令人难以置信的内存带宽。

什么是数字计算？

数字计算以离散形式处理信息，使用0和1对二进制代码表示的数据进行操作。数字计算采用自动化方法来执行任务，不依赖于物理现象的存在。

从笨重的计算机和大型机服务器到时尚的笔记本电脑、分布式服务器、智能手机、相机和手表，数字计算并不陌生。关键的转折点是微芯片的发明，它导致小硬币大小的组件来创建更小的计算机。随着芯片的进步，数字设备也越来越发达，变得无处不在，改变了社会运作和互动的方式。

数字计算的好处

数字计算是可重复的——在相同的输入下，它每次运行时都会得到完全相同的答案。这使得它对于运行电子表格和数据库等应用程序至关重要，这些应用程序的结果必须非常精确。

数字计算也是高度可编程的，这意味着它可以运行各种各样的顺序操作。这对笔记本电脑、台式机和手机中的通用处理器至关重要，因为它们必须能够支持为许多不同类型的应用程序编写的程序。

两种计算方法的选择

选择模拟而不是数字，反之亦然取决于应用程序。如果一个系统运行各种各样的应用程序，它需要是一个可重新编程的数字系统。需要完美精确度的系统，如电子表格，必须是数字系统。

如果一个系统运行预测应用程序，如人工智能、信号处理、推荐引擎，甚至预测股市，那么部署模拟计算可能是有益的。设计师可以在这些应用程序中构建高效、低功耗和具有成本效益的系统。

最好的模拟系统增加了数字控制和处理，使系统可重新编程，设计师能够两全其美。