Ce să faci cu tehnologia digitală. Termeni și concepte de bază ale calculului digital

Pentru a alege cu exactitate ceea ce aveți nevoie, trebuie să aveți cel puțin o idee generală despre echipamentul pe care urmează să îl cumpărați.

Câteva despre cele mai comune tipuri tehnologie moderna. VCR, playere video, proiectoare video, home theater, DVD playere, căști, set-top box-uri, televizoare - toate acestea pot fi împărțite într-un singur grup, despre care vom discuta mai detaliat mai jos. Al doilea grup este camerele video și foto, reportofonele, ceasurile și radiourile și tot felul de accesorii.

Generația tânără poate opta pentru playere CD și MP3, camere foto, ceasuri și recordere vocale.

Playerele CD și MP3 îndeplinesc funcția principală de redare a muzicii, doar un CD player redă sau citește CD-uri, iar un player MP3 redă muzică care a fost descărcată anterior acolo. Playerele MP3 variază în ceea ce privește cantitatea de informații pe care o conțin. Cu cât volumul este mai mare, cu atât prețul lor este mai mare.

Camerele sunt acum aproape toate digitale, deși încă mai puteți găsi camere simple cu film.
Camerele foto digitale vin și în versiuni SLR. Toate camerele digitale diferă prin dimensiunea matricei, adică. numărul de puncte pe inch pe care le pot transmite, viteza obturatorului și diafragma, fie automată, fie manuală, precum și funcțiile suplimentare ale acestora.

Din echipamentele enumerate mai sus din primul grup, nu este dificil să asamblați singur un home theater. Să vedem în ce constă tot acest sistem: un receptor AV, difuzoare, un ecran de cinema, un DVD player și un VCR.

Ecranul home theater poate fi fie un televizor cu o diagonală mai mare de 26 de inchi, un televizor de proiecție, fie panou cu plasmă, care ne va ajuta să vedem varietatea tuturor culorilor de nuanțe. Tot în catalogul de electronice poți selecta accesoriile potrivite pentru televizorul tău.

Pentru copii, de exemplu, puteți alege o consolă de jocuri de televiziune care poate fi conectată la televizor.
Un DVD player este un dispozitiv pentru citirea DVD-urilor și este folosit pentru a viziona filme în formatul de cea mai înaltă calitate disponibil în prezent. În plus, putem înregistra filmele noastre preferate și muzica pe un DVD. VCR-ul completează sistemul home theater cu capacitatea sa de a vizualiza benzi VHS.

Receptorul AV distribuie sunetele alternativ către un difuzor și apoi către altul, ceea ce creează senzația că suntem în toiul evenimentelor care se petrec pe ecran. Difuzoarele sunt de obicei plasate în jurul perimetrului și conectate cu un cablu special. Puteți folosi nu difuzoare, ci un centru muzical, de exemplu, pe care îl aveți deja în apartament, la care puteți conecta cu ușurință un receptor AV.

Dictafoanele sunt, de asemenea, la mare căutare, care pot fi selectate în catalogul portalului de internet „Trei clicuri” cu căutare convenabilă produse, magazine și reduceri.

Alegere ușoară pentru tine!

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Buna treaba la site">

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse

Universitatea Națională de Cercetare din Moscova Institutul de Stat de Tehnologie Electronică (TU)

Departamentul Sisteme de Telecomunicații

Lucru de curs

Curs: Procesarea semnalului digital

Pregătite de:

elev al grupei MP-29 Eropanov V.N.

Verificat de: V.I. Korneev

Moscova 2011

Introducere

1. Informații

3. Transferul de informații digitale

Concluzie

Introducere

Tehnologiile digitale umplu din ce în ce mai mult lumea din jurul nostru în fiecare zi, iar acest proces nu face decât să accelereze în timp. În viața de zi cu zi, oricare dintre noi astăzi are deja un număr mare de dispozitive digitale diferite, fiecare dintre ele având caracteristici și proprietăți, al căror sens nu este întotdeauna cunoscut și de înțeles de către consumator. Unele dintre dispozitivele electronice care au devenit deja absolut familiare, precum și programe de calculator, rămân pentru consumator ca un fel de cutii negre, a căror structură și principiu de funcționare este ascuns vederii.

Echipamentele audio pentru consumatori, precum și alte echipamente - trecerea treptat și cu încredere la șinele digitale, devine din ce în ce mai complexă, parametrii săi devin din ce în ce mai confuzi, iar principiul de funcționare devine din ce în ce mai puțin clar. Acest eseu nu este un ghid universal în domeniul audio digital și al tehnologiei audio și video digitale, dar în el vom încerca să înțelegem ideile principale, precum și cele teoretice și principii practice, care stau la baza tehnologiilor și dispozitivelor digitale moderne. Sper că informațiile conținute în acesta vor fi utile cititorului și vor oferi o anumită bază teoretică fundamentală, a cărei înțelegere este pur și simplu necesară pentru toți iubitorii de audio activi și utilizatorii oricăror dispozitive digitale.

1. Informații

În primul rând, aș dori să spun că toate tehnologiile digitale se bazează pe metode de codificare și transmitere a informațiilor. Să aruncăm o privire mai atentă la ce este informația digitală, unitățile sale de măsură și principiile de codificare și transmitere a informațiilor digitale.

Termenul „informație” se întoarce la latinescul informatio - explicație, prezentare, conștientizare.

Informațiile pot fi clasificate în moduri diferite, iar diferite științe fac acest lucru în moduri diferite. De exemplu, în filosofie se face o distincție între informația obiectivă și cea subiectivă. Informaţia obiectivă reflectă fenomene naturale şi societatea umana. Informațiile subiective sunt create de oameni și reflectă viziunea lor asupra fenomenelor obiective.

În informatică, este luat în considerare separat informații analogiceși digitală. Acest lucru este important deoarece oamenii, datorită simțurilor lor, sunt obișnuiți să trateze cu informații analogice, în timp ce tehnologia computerelor, dimpotrivă, funcționează în principal cu informații digitale.

O persoană percepe informații folosind simțurile. Lumina, sunetul, căldura sunt semnale energetice, iar gustul și mirosul sunt rezultatul influenței compușilor chimici, care se bazează și pe o natură energetică. O persoană experimentează influențe energetice în mod continuu și nu poate întâlni niciodată aceeași combinație de două ori. Nu există două frunze verzi identice pe același copac și nu există două sunete absolut identice - această informație este analogică. Dacă Culori diferite Dacă dați numere și sunete diferite - note, atunci informațiile analogice pot fi transformate în digitale.

Muzica, atunci când este ascultată, poartă informații analogice, dar atunci când este scrisă în notație, devine digitală.

Diferența dintre informațiile analogice și informațiile digitale este, în primul rând, că informațiile analogice sunt continue, în timp ce informațiile digitale sunt discrete.

Dispozitivele digitale includ computerele personale - ele lucrează cu informații prezentate în formă digitală; playere muzicale discuri compacte laser.

2. Unităţi de măsură ale informaţiei digitale

Un bit este cea mai mică unitate de reprezentare a informațiilor. Un octet este cea mai mică unitate de procesare și transmitere a informațiilor. Unitatea de măsură a informațiilor se numește bit (bit) - prescurtare pentru cuvinte englezești cifră binară, care înseamnă cifră binară.

În tehnologia computerelor, un bit corespunde stării fizice a purtătorului de informații: magnetizat - nu magnetizat, există o gaură - nu există gaură. În acest caz, o stare este de obicei desemnată cu numărul 0, iar cealaltă cu numărul 1. Selectarea uneia dintre cele două opțiuni posibile de asemenea, vă permite să distingeți între adevărul logic și minciună. O secvență de biți poate codifica text, imagine, sunet sau orice altă informație. Această metodă de prezentare a informațiilor se numește codificare binară.

În informatică, o valoare folosită des se numește octet și este egală cu 8 biți. Și dacă un pic vă permite să alegeți o opțiune din două posibile, atunci octetul, în consecință, este 1 din 256 (28). Alături de octeți, unități mai mari sunt folosite pentru a măsura cantitatea de informații:

1 KB (un kilobyte) = 2 10 octeți = 1024 octeți;

1 MB (un megaoctet) = 2 10 KB = 1024 KB;

1 GB (un gigaoctet) = 2 10 MB = 1024 MB.

De exemplu, o carte conține 100 de pagini; fiecare pagină are 35 de rânduri, fiecare rând are 50 de caractere. Cantitatea de informații conținute în carte se calculează după cum urmează:

O pagină conține 35 x 50 = 1750 de octeți de informații. Volumul tuturor informațiilor din carte (în diferite unități):

1750 H 100 = 175.000 de octeți.

175.000 / 1024 = 170,8984 KB.

170,8984 / 1024 = 0,166893 MB.

3. Transferul de informații

Informația este transmisă sub formă de mesaje de la o sursă de informație către receptorul acesteia printr-un canal de comunicare între ele. Sursa trimite un mesaj transmis, care este codificat în semnal transmis. Acest semnal este trimis printr-un canal de comunicare. Ca urmare, la receptor apare un semnal primit, care este decodat și devine mesajul primit. Transmiterea informațiilor prin canalele de comunicare este adesea însoțită de interferențe, provocând distorsiuni și pierderi de informații.

Orice eveniment sau fenomen poate fi exprimat în moduri diferite, în moduri diferite, în alfabet diferit. Pentru a transmite informația mai corect și mai economic prin canalele de comunicare, acestea trebuie codificate corespunzător.

Informația nu poate exista fără un purtător material, fără transfer de energie. Mesajul codificat ia forma unor semnale purtătoare de informații care călătoresc prin canal. Ajunse la receptor, semnalele trebuie să-și recapete o formă general înțeleasă cu ajutorul unui dispozitiv de decodare.

Un set de dispozitive, articole sau obiecte concepute pentru a transmite informații de la unul dintre ele, numit sursă, către altul, numit receptor, se numește canal de informare sau canal de informare.

Un exemplu ar fi un telefon. În transmisia telefonică, sursa mesajului este difuzorul. Dispozitivul de codificare care schimbă sunetele cuvintelor în impulsuri electrice este un microfon. Canalul prin care se transmite informațiile este un fir telefonic. Partea tubului pe care o aducem la ureche acționează ca un dispozitiv de decodare (semnalele electrice sunt convertite înapoi în sunete). Informațiile intră în „dispozitivul de recepție” - urechea umană la celălalt capăt al liniei. Canalul include aparate telefonice(dispozitive), fire (obiecte) și echipamente PBX (dispozitive). O caracteristică aparte a acestui canal de informare este faptul că atunci când primește informații, prezentate sub formă de unde sonore, aceasta este convertită în vibrații electrice și apoi transmisă. Un astfel de canal se numește canal cu transformare a informațiilor. Dar acesta este un exemplu de transmitere a informațiilor analogice.

Un alt exemplu, dar de data aceasta de informații digitale, este un computer. Sistemele sale individuale transmit informații între ele folosind semnale. Un computer este un dispozitiv de prelucrare a informațiilor (precum o mașină unealtă este un dispozitiv de prelucrare a metalului), nu creează informații din „nimic”, ci transformă ceea ce este introdus în el. Calculatorul este un canal de informare cu transformare a informației: informația provine din dispozitive externe(tastatură, disc, microfon), este convertit în cod intern și procesat, convertit într-o formă adecvată pentru percepție de către un dispozitiv extern de ieșire (monitor, dispozitiv de imprimare, difuzoare etc.) și transmis acestora.

4. Codificarea și decodarea informațiilor digitale

Codarea informațiilor este procesul de formare a unei reprezentări specifice a informațiilor. Informația face o tranziție de la forma originală de prezentare a informațiilor la o formă convenabilă pentru stocare, transmitere sau procesare. Decodificarea este atunci când informația face o tranziție inversă la reprezentarea originală a informațiilor.

Într-un sens mai restrâns, termenul „codificare” este adesea înțeles ca o tranziție de la o formă de reprezentare a informațiilor la alta, mai convenabilă pentru stocare, transmitere sau procesare. Un computer poate procesa doar informații prezentate sub formă numerică. Toate celelalte informații (sunete, imagini, citiri ale instrumentelor etc.) trebuie convertite în formă numerică pentru procesare pe un computer.

De obicei, toate informațiile dintr-un computer sunt reprezentate folosind zerouri și unu. Cu alte cuvinte, computerele funcționează de obicei în sistem binar notație, deoarece în acest caz dispozitivele pentru procesarea lor sunt mult mai simple. Folosind două numere 0 și 1 puteți codifica orice mesaj.

Inginerii au fost atrași de această metodă de codare prin simplitatea ei. implementare tehnică- dacă există sau nu semnal. Aceste condiții sunt ușor de distins. Dezavantajul codificării binare este codurile lungi. Dar în tehnologie este mai ușor să faci față unui număr mare de elemente similare decât cu un număr mic de elemente complexe.

Dispozitivele care oferă codare și decodare vor fi numite codificator și, respectiv, decodor. În fig. 1 prezintă o diagramă care ilustrează procesul de transmitere a mesajului în cazul recodării, precum și influența interferenței.

Orez. 1. Procesul de transmitere a unui mesaj de la sursă la receptor

În prezent, există diferite moduri de a codifica și decoda informațiile într-un computer. Alegerea metodei depinde de tipul de informații care trebuie codificate: text, număr, imagine grafică sau sunet. Pentru numere, în plus, modul în care va fi utilizat numărul joacă un rol important: în text sau în calcule sau în procesul I/O.

Să ne uităm la principiile de bază ale codificării informațiilor într-un computer.

codificarea tehnologiei digitale a informației

5. Codificarea informațiilor text

Începând cu anii 60, computerele au început să fie folosite din ce în ce mai mult pentru procesarea informațiilor text, iar în prezent majoritatea computerelor din lume sunt angajate în procesarea informațiilor text.

Codificarea unui caracter necesită un octet de informații. Având în vedere că fiecare bit ia valoarea 1 sau 0, constatăm că 256 de caractere diferite pot fi codificate folosind 1 octet. (28=256) Codarea constă în alocarea fiecărui caracter un cod binar unic de la 00000000 la 11111111 (sau cod zecimal de la 0 la 255). Este important ca atribuirea unui simbol cod specific este o chestiune de acord, care este înregistrată într-un tabel de coduri.

De exemplu, apăsați litera latină S pe computer. În acest caz, codul 01010011 este scris în memoria computerului . Notă! Numerele sunt codificate folosind standardul ASCII în două cazuri - în timpul introducerii/ieșirii și când apar în text. Dacă numerele sunt implicate în calcule, atunci ele sunt convertite într-un alt cod binar. Să luăm numărul 57. Când este folosită în text, fiecare cifră va fi reprezentată de propriul cod în conformitate cu tabelul ASCII. În sistemul binar, acesta este 00110101 00110111. Când este utilizat în calcule, codul acestui număr va fi obținut conform regulilor de conversie în sistemul binar și vom obține - 00111001.

6. Codificarea informațiilor grafice

Informațiile grafice pot fi înțelese ca un desen, desen, fotografie, imagine într-o carte, imagini pe ecranul televizorului sau într-un cinema etc. Pentru discuție principii generale codificarea informatiilor grafice, ca caz specific, destul de general, al unui obiect grafic, selectam imaginea de pe ecranul televizorului. Această imagine constă dintr-un număr de linii orizontale- linii. Și fiecare linie, la rândul său, constă din cele mai mici unități elementare de imagine - puncte, care sunt de obicei numite pixeli (picsel - PICture „S ELlement - element de imagine). Un pixel de pe un afișaj color poate avea o culoare diferită, deci un bit per fiecare. pixelul nu este suficient pentru codificarea 4 -o imagine color necesită doi biți pe pixel, deoarece doi biți pot avea 4 stări diferite. , 11 - maro Pe monitoarele RGB există o întreagă varietate de culori sunt obținute printr-o combinație de culori de bază - roșu (roșu), verde (verde), albastru (albastru), din care se pot obține 8 combinații de bază:

Întreaga gamă de unități de imagine elementare se numește raster (latina rastrum - rake). Gradul de claritate al imaginii depinde de numărul de linii de pe întregul ecran și de numărul de puncte din linie, care reprezintă rezoluția ecranului, sau pur și simplu rezoluția. Cu cât sunt mai multe linii și puncte, cu atât mai clare și poza mai buna. O rezoluție de 640x480 este considerată suficient de bună, adică 640 de pixeli pe linie și 480 de linii pe ecran.

Liniile care alcătuiesc imaginea pot fi vizualizate de sus în jos una după alta, ca și cum ar fi o linie continuă din ele. După ce prima linie este complet vizualizată, a doua este vizualizată, urmată de a treia, apoi de a patra etc. până la ultima linie a ecranului. Deoarece fiecare dintre linii este o secvență de pixeli, întreaga imagine întinsă într-o linie poate fi considerată și o secvență liniară de puncte elementare. În cazul în cauză, această secvență este formată din 640x480=307200 pixeli. În primul rând, să ne uităm la principiile de codificare a unei imagini monocrome, adică o imagine formată din oricare două culori contrastante- alb-negru, verde-alb, maro-alb etc. Pentru simplitatea discuției, vom presupune că una dintre culori este neagră, iar cealaltă este albă. Apoi fiecare pixel din imagine poate fi fie negru, fie culoare alba. Atribuind codul binar „0” la culoarea neagră și codul „1” la culoarea albă (sau invers), putem codifica starea unui pixel dintr-o imagine monocromă într-un bit. Și întrucât un octet este format din 8 biți, o linie formată din 640 de puncte va necesita 80 de octeți de memorie, iar întreaga imagine va necesita 38.400 de octeți.

Cu toate acestea, imaginea rezultată va avea prea mult contrast. O imagine alb-negru reală constă din mai mult decât alb și negru. Include multe nuanțe intermediare diferite - gri, gri deschis, gri închis etc. Dacă, pe lângă alb și negru, folosim doar două gradații suplimentare, să zicem gri deschis și gri închis, atunci pentru a codifica starea de culoare un pixel , vor fi necesari doi biți. În acest caz, codificarea poate fi, de exemplu, aceasta: negru - 002, gri închis - 012, gri deschis - 102, alb - 112.

Este în general acceptat astăzi, oferind imagini monocrome destul de realiste, codificarea stării unui pixel folosind un octet, ceea ce vă permite să transmiteți 256 de nuanțe diferite. gri de la complet alb la complet negru. În acest caz, transmiterea întregului raster de 640x480 pixeli va necesita nu 38.400, ci toți cei 307.200 de octeți.

Când înregistrați o imagine în memoria computerului, pe lângă culoare puncte individuale este necesar să se înregistreze o mulțime de informații suplimentare - dimensiunea imaginii, luminozitatea punctelor etc. O metodă specifică de codificare a tuturor informațiilor necesare la înregistrarea unei imagini formează un format grafic. Formatele de codificare a informațiilor grafice, bazate pe transmiterea culorii fiecărui pixel individual care alcătuiește imaginea, aparțin grupului de formate raster sau BitMap (hartă de biți). O imagine raster este o colecție de puncte (pixeli) de diferite culori. Cele mai cunoscute formate raster sunt formatele BMP, GIF și JPEG.

O imagine vectorială este o colecție de primitive grafice (punct, linie, elipsă...). Fiecare primitivă este descrisă prin formule matematice. Codarea depinde de mediul aplicației.

Grafica raster au dezavantaj semnificativ- o imagine codificată într-unul dintre formate raster, „tolerează” o creștere sau scădere a dimensiunii sale foarte slab - scalarea. Pentru a rezolva problemele în care această operație trebuie efectuată frecvent, au fost dezvoltate așa-numitele metode de grafică vectorială. În grafica vectorială, spre deosebire de grafica raster bazată pe puncte, obiectul de bază este o linie. În acest caz, imaginea este formată din segmente individuale de linii drepte sau curbe, descrise matematic, în mod vectorial, precum și forme geometrice- dreptunghiuri, cercuri etc., care se pot obtine din ele. Adobe s-a dezvoltat limbaj special PostScript (din poster script - script pentru postere, reclame, postere), folosit pentru a descrie imagini pe baza metodelor specificate. Acest limbaj stă la baza mai multor vectori formate grafice. În special, puteți specifica formatele PS (PostScript) și EPS, care sunt folosite pentru a descrie atât imagini vectoriale, cât și raster, precum și o varietate de fonturi de text. Imaginile și textele înregistrate în aceste formate sunt în mare parte programe populare nu sunt percepute, ele pot fi vizualizate și tipărite doar folosind hardware și software specializat. Deci, orice imagine grafică de pe ecran poate fi codificată folosind numere, spunând câte părți de roșu, câte verzi și câte albastre sunt în fiecare pixel.

7. Codificarea informațiilor audio

Dezvoltarea metodelor de codificare a informațiilor audio, precum și a imaginilor în mișcare - animație și înregistrări video - a avut loc cu o întârziere față de tipurile de informații discutate mai sus.

Un computer este un dispozitiv digital, adică un dispozitiv electronic în care semnalul de operare este un semnal discret. Calculatoarele de astăzi funcționează pe semnale discrete purtând valori binare, denumite convențional „da” și „nu” (la nivel electric: 0 volți și V volți, pentru o valoare diferită de zero a lui V). Folosind un semnal binar, una dintre cele două poziții poate fi transmisă într-un singur pas: 0 ("da") sau 1 ("nu"). Folosind N semnale binare, informații despre una dintre cele 2 N poziții pot fi transmise într-un singur pas (2 N este numărul de combinații de zerouri și unu pentru N semnale). Interacțiunea tuturor blocurilor care alcătuiesc calculatorul are loc prin schimbul și procesarea unuia sau mai multor semnale binare simultan. Totul - coduri de control, precum și informațiile în curs de procesare - totul este reprezentat în computer sub formă de numere. Din acest motiv, semnalele audio din echipamentele digitale sunt reprezentate și sub formă de numere.

Deci, cum puteți descrie un semnal audio analogic în formă digitală? Un semnal audio real este o vibrație de formă complexă, o anumită dependență complexă a amplitudinii undei sonore în timp. În fig. Figura 2 prezintă un grafic al unei unde sonore reale.

Orez. 2 Imaginea unui val sonor real

Pentru procesarea computerizată, semnalul analogic trebuie cumva convertit într-o secvență de numere binare. Să procedăm după cum urmează. Vom măsura tensiunea la intervale regulate și vom înregistra valorile rezultate în memoria computerului. Acest proces se numește eșantionare (sau digitizare).

Conversie analogică semnal sonor V vizualizare digitală numit conversie analog-digitală sau digitizare. Procesul unei astfel de conversii este:

efectuarea de măsurători ale amplitudinii unui semnal analogic cu un anumit pas de timp - eșantionare,

înregistrarea ulterioară a valorilor amplitudinii obținute în formă numerică - cuantizare.

Procesul de eșantionare în timp este procesul de obținere a valorilor instantanee ale semnalului analog convertit cu un anumit pas de timp numit pas de eșantionare.

Cu cât este mai mare rata de eșantionare (adică numărul de mostre pe secundă) și cu cât sunt mai mulți biți alocați pentru fiecare probă, cu atât sunetul va fi reprezentat mai precis. Dar acest lucru mărește și dimensiunea fișierului de sunet. Prin urmare, în funcție de natura sunetului, cerințele pentru calitatea acestuia și cantitatea de memorie ocupată, se aleg niște valori de compromis.

Numărul de măsurători ale mărimii semnalului efectuate pe secundă se numește frecvența de eșantionare sau frecvența de eșantionare sau frecvența de eșantionare (din engleză „sampling”). Evident, cu cât pasul de eșantionare este mai mic, cu atât frecvența de eșantionare este mai mare (adică, cu atât se înregistrează mai des valorile amplitudinii) și, prin urmare, cu cât obținem o reprezentare mai precisă a semnalului.

Urechea umană nu observă gradația semnalului primit. Aici putem face următoarea analogie. Fiecare persoană a vizionat filme într-un cinematograf, iar în fața ochilor lui era o acțiune continuă și lină pe ecran: Dar, de fapt, un film este o serie de imagini statice, discrete, care se derulează cu de mare viteză 24 de cadre pe secundă. Deoarece ochii umani sunt caracterizați de o anumită inerție, ei sunt ușor de înșelat, pe care realizatorii de film o folosesc cu o pricepere extraordinară. Urechile noastre sunt, de asemenea, oarecum imperfecte și pot fi păcălite într-un mod similar, reprezentând un semnal analogic continuu ca o secvență de valori de tensiune instantanee care se schimbă rapid. Numai că, spre deosebire de un film, schimbarea „cadru de sunet” are loc de mii de ori mai rapid. Pentru a masca complet gradațiile semnalului, filtrele low-pass sunt folosite pentru a netezi forma de undă.

Acum, pentru a înregistra fiecare valoare individuală a amplitudinii, aceasta trebuie rotunjită la cel mai apropiat nivel de cuantizare. Acest proces se numește cuantizare de amplitudine. În termeni mai formali, cuantizarea amplitudinii este procesul de înlocuire a valorilor reale (măsurate) ale amplitudinii semnalului cu valori aproximate cu o oarecare precizie. Fiecare dintre cele 2N niveluri posibile se numește nivel de cuantizare, iar distanța dintre cele mai apropiate două niveluri de cuantizare se numește pas de cuantizare. Cuantificarea valorilor semnalului introduce zgomot suplimentar în spectrul semnalului, numit zgomot de cuantizare sau zgomot de zdrobire. Zgomotul de cuantizare (eroarea) este semnalul care face diferența dintre semnalul digital reconstruit și semnalul audio original. Această diferență rezultă din rotunjirea valorilor semnalului măsurat. În acest caz, următorul model este valabil: cu cât adâncimea de biți de cuantizare este mai mare, cu atât nivelul de zgomot de cuantizare este mai scăzut (deoarece este mai mică valoarea necesară pentru rotunjirea fiecărei valori a semnalului măsurat). Natura zgomotului de cuantizare este de așa natură încât lățimea regiunii spectrale peste care se extinde este proporțională cu valoarea frecvenței de eșantionare.

Orez. 3 Procesul de digitizare a unui semnal audio

Dispozitivul care realizează digitizarea se numește convertor analog-digital(ADC). Pentru a reproduce sunetul codificat în acest mod, trebuie să efectuați o conversie inversă (pentru această utilizare convertor digital-analogic(DAC) și apoi neteziți semnalul de pas rezultat.

Orez. 4 Procesul de codificare și decodare a unei unde sonore

Metoda descrisă de codificare a informațiilor de sunet este destul de universală, vă permite să reprezentați orice sunet și să îl transformați într-o varietate de moduri.

În vremurile moderne, totul depinde de puterea de calcul a modernului tehnologie digitala. Pe măsură ce acuratețea digitizării crește, viteza fluxului de date digitale crește simultan, sarcina de calcul a procesorului crește și este necesară o cantitate mai mare de memorie pentru stocarea rapoartelor digitale. Există, de asemenea, dificultăți tehnice de circuit serioase. Odată cu creșterea rapidă tehnologia calculatoarelor Devine posibil să se utilizeze rate de eșantionare și adâncimi de biți mai mari. Sunetul digital este utilizat pe scară largă în industria modernă a înregistrărilor datorită calității sale bune a sunetului, imunității ridicate la zgomot și ușurinței de stocare și arhivare a materialului.

În prezent, la înregistrarea sunetului în tehnologii multimedia, se folosesc frecvențe de 8, 11, 22 și 44 kHz. Astfel, o rată de eșantionare de 44 kiloherți înseamnă că o secundă de sunet continuu este înlocuită cu un set de patruzeci și patru de mii de mostre de semnal individuale. Cu cât frecvența de eșantionare este mai mare, cu atât calitate mai buna sunet digitalizat.

După cum sa menționat mai sus, fiecare probă individuală poate fi descrisă printr-un anumit set de numere, care pot fi apoi reprezentate sub forma unor cod binar. Calitatea conversiei audio în formă digitală este determinată nu numai de frecvența de eșantionare, ci și de numărul de biți de memorie alocați pentru înregistrarea codului unei probe. Acest parametru se numește de obicei adâncimea de biți de conversie.

Există multe metode de compresie (formate), precum și programe care implementează aceste metode. Cele mai cunoscute sunt MPEG-1 Layer I,II,III (ultimul este binecunoscutul MP3), MPEG-2 AAC (codare audio avansată), Ogg Vorbis, Windows Media Audio (WMA), TwinVQ (VQF), MPEGPlus, TAC și altele.

În prezent, 8, 16 și 24 de biți sunt utilizați în mod obișnuit.

Codificarea audio în format WAV (din WAVeform-audio - wave form of audio) se bazează pe principiile descrise mai sus. Puteți obține o înregistrare audio în acest format de la un microfon, player, casetofon, televizor și alte dispozitive audio standard conectate la computer. Cu toate acestea, formatul WAV necesită multă memorie. Astfel, la înregistrarea sunetului stereofonic cu o frecvență de eșantionare de 44 kiloherți și o adâncime de biți de 16 biți - parametri care dau calitate bună sunet - un minut de înregistrare necesită aproximativ zece milioane de octeți de memorie.

Pe lângă formatul wave WAV, un format numit MIDI (Musical Instruments Digital Interface) este utilizat pe scară largă pentru înregistrarea sunetului. De fapt, acest format este un set de instrucțiuni, comenzi ale așa-numitului sintetizator muzical - un dispozitiv care simulează sunetul instrumentelor muzicale reale. Comenzile sintetizatorului sunt de fapt instrucțiuni pentru înălțimea notei, durata sunetului acesteia, tipul de instrument muzical simulat etc. Astfel, secvența comenzilor sintetizatorului este ceva ca o notație muzicală a unei melodii muzicale. Puteți primi doar înregistrări audio în format MIDI de la instrumente muzicale electronice speciale care acceptă interfața MIDI. Formatul MIDI oferă sunet de înaltă calitate și necesită mult mai puțină memorie decât formatul WAV.

Cel mai comun format este MPEG-1 Layer III (cunoscutul MP3). Formatul și-a câștigat popularitatea pe deplin pe merit - a fost primul codec răspândit care a atins un nivel atât de ridicat de compresie cu o calitate excelentă a sunetului. Astăzi există multe alternative la acest codec, dar alegerea este la latitudinea utilizatorului. Avantajele MP3 sunt utilizarea pe scară largă și calitatea de codificare destul de ridicată,

care se îmbunătățește obiectiv datorită dezvoltării diverselor codificatoare MP3 de către entuziaști. Alternativă puternică Codec MP3 Microsoft Windows Media Audio (fișiere .WMA și .ASF). Conform diverselor teste, acest codec arată de la „ca MP3” la „considerabil mai rău decât MP3” la rate medii și „mai bun decât MP3” la rate de biți scăzute.

Concluzie

Astăzi, un singur lucru este absolut clar - tehnologiile digitale sunt abia la începutul călătoriei lor și încă nu înțelegem ce înseamnă implementarea lor pe scară largă, împreună cu miniaturizarea, creșterea puterii de calcul și a capacității de memorie.

Este absolut clar că tehnologiile digitale vor cuceri foarte curând frontiere noi, necapturate încă, și că nu există nicio scăpare de la utilizarea pe scară largă a acestor tehnologii. Poți să-ți fie frică de acest proces, dar este inutil să-i rezisti.

Tehnologiile digitale sunt încă foarte tinere și numai asta permite „analogicului” să rămână încă pe linia de plutire. Dezvoltarea destul de rapidă și reducerea constantă a costurilor dispozitivelor digitale dă motive să se afirme că foarte curând „digital” va înlocui complet metodele analogice de înregistrare și procesare a informațiilor. Imaginați-vă cum dezvoltarea acestor tehnologii poate afecta lumea din jurul nostru! Toate acestea nu fac decât să întărească ideea că drumul nu este aproape și că cele mai interesante lucruri sunt încă de văzut.

Lista literaturii folosite

1. http://sdo.uspi.ru/mathem&inform/lek8/lek_8.htm

2. kunegin.narod.ru

3. Serghei Arzumanov. Secretele sunetului chitarei, Moscova, 2003.

4. Simonovici S.V. si altele. Curs de bază, „Peter”, 2000.

Postat pe Allbest.ru

...

Documente similare

Comunicațiile ca tehnologii de transmitere a informațiilor: istorie, caracteristici. Linii de comunicații cu fir, cablu, aer, fibră optică. Sisteme fără fir, releu radio, prin satelit; mesaje alfanumerice. Comunicatii celulare, telefonie prin internet.

lucrare curs, adaugat 18.12.2012


Metode digitale transfer de informatii. Scopurile codificării mesajelor. Clasificarea codurilor binare. Principii de detectare și corectare a erorilor prin coduri. Unitate de stocare a datelor pe cipuri K555IR8. Schema schematică a unității de stocare a datelor.

rezumat, adăugat 04.08.2013


Utilizarea codării rezistente la zgomot în sistemele de transmitere a informațiilor. Construcția unei diagrame bloc a unui microcontroler de opt biți M68HC11. Dezvoltarea unui algoritm de codificare și decodare a informațiilor. Conectarea porturilor I/O externe.

lucrare curs, adăugată 09.05.2014


Caracteristicile întreprinderii, istoria formării și dezvoltării acesteia. Familiarizarea cu sistemele digitale de transmisie a datelor, rațiunea și semnificația acestora. Stagiu la locul de muncă al serviciului de monitorizare, caracteristici și principii de lucru ale unui specialist în această industrie.

raport de practică, adăugat 13.06.2014


Parametrii sistemului de transmisie digitală a informațiilor. Discretizarea mesajelor în timp. Cuantificarea probelor pe nivel, codificarea și erorile acestora. Formare semnal de linie, calculul spectrului. Dezvoltarea unei scheme bloc a unui sistem de transmisie multicanal.

lucrare curs, adaugat 19.04.2012


Sisteme de comunicații digitale prin fibră optică, concept, structură. Principiile de bază ale unui sistem digital de transmisie a datelor. Procesele care au loc în fibra optică și impactul lor asupra vitezei și intervalului de transmitere a informațiilor. Controlul PMD.

lucrare de curs, adăugată 28.08.2007


Model de interacțiune sisteme deschise. Informații despre rețelele de telecomunicații. Sisteme digitale transferuri. Sistem de alarma SSN7. Digital sistem de comutare"Matrice". Specificații sisteme. Sisteme multiplex digitale pentru linii analogice.

rezumat, adăugat 28.03.2009


Scopul și conceptul de codificare a mesajelor. Clasificarea informațiilor transmise. Codare rezistentă la zgomot. Codare economică - reducerea volumului de informații și creșterea vitezei de transmitere a acesteia sau reducerea benzii de frecvență necesare transmiterii.

rezumat, adăugat 02.11.2009


Informația este o reflectare a diversității inerente obiectelor și fenomenelor din lumea reală. Conceptul de informare. Proprietățile informațiilor. Clasificarea informațiilor. Formulare pentru prezentarea informațiilor. Informația este o măsură a certitudinii într-un mesaj. Fiabilitatea informațiilor.

test, adaugat 24.09.2008


Schema de codificare a informațiilor audio. Forme analogice și discrete de prezentare a informațiilor. Identificarea numărului de niveluri de volum în procesul de codificare a informațiilor audio. Calitate de codificare audio binară. Calculul volumului de informații.

Termeni și concepte de bază ale digitalului tehnologia calculatoarelor.

Iată termenii și conceptele tehnologiei informatice pe care le întâlniți des.

1. Pic- aceasta este o unitate a cantității de informații prin care se distinge una dintre cele două stări alternative și la fel de probabile. Bitul este o cifră în sistemul numeric binar (0 sau 1).

2. Rata de transfer de informații determinată de cantitatea de informații transmise pe unitatea de timp (de obicei pe secundă), măsurată în baud ( baud- unitatea de măsură a vitezei de telegrafie, egală cu numărul de semnale electrice elementare transmise pe secundă. Numit în onoarea lui J. Baudot. Jean Maurice Emile Baudot (1845-1903), inventator francez. A creat primul sistem practic utilizabil de telegrafie în serie multiplă - aparatul Baudot - bazat pe un cod de cinci cifre (codul Baudot (în URSS - MTK-2 - cod telegrafic internațional (aprox. N.V. Pilipenko))); pus în funcţiune în 1877 pe linia Paris-Bordeaux.

3. Dispozitivele de calcul digital sunt caracterizate printr-o formă discretă de reprezentare a informațiilor ( Discretenie- din lat. discretus- divizat, intermitent; de exemplu, dacă o cantitate se modifică în timp, atunci modificarea are loc la anumite intervale.). Informațiile prezentate ca o secvență de caractere dintr-un anumit alfabet se numesc informație simbolică. Forma de prezentare a informațiilor se numește cod.

4. Se numesc elemente de informație simbolică ale dispozitivelor discrete unități structurale de informații. Următoarele unități structurale de informații sunt caracteristice unui computer: bit, câmp, octet, cuvânt, matrice și segment. Un pic de informație corespunde unei variabile binare cu valorile 0 sau 1.

Se numește o secvență de biți care are o semnificație specifică camp. Se apelează un câmp format din 8 biți octet. De obicei, un octet reprezintă codul unui caracter. Se numește o secvență constând dintr-un număr strict definit de biți (octeți) și având o anumită semnificație intr-un cuvant. Cuvânt de mașină- o secvență percepută de un dispozitiv de prelucrare a datelor ca un întreg. Lungimea cuvântului mașină- numărul de cifre dintr-un cuvânt. O secvență de câmpuri, octeți sau cuvinte care au același sens formează matrice. Se numește o secvență ordonată grupată pentru denumire segment. Se numește numărul de biți, octeți sau cuvinte dintr-o unitate structurală de informații lungimea unității de informații.

Unitățile structurale de informații sunt utilizate ca măsură în determinarea cantității de informații.

5. Se numește metoda de transformare a informațiilor, specificată folosind un sistem finit de reguli algoritm. Mai precis, algoritm- un set de instrucțiuni, a căror implementare duce la rezolvarea sarcinii. Se numește o succesiune de mărimi unite prin semne de operație operator, iar cantitățile incluse în operator sunt operanzi. Este numit un grup de operatori executați de mai multe ori într-o implementare a unui algoritm ciclu.

Algoritmii implementați de mașină sunt reprezentați pe limbajul mașinii.

Este apelat operatorul limbajului mașinii echipă sau, mai exact, o instrucțiune de comandă scrisă în codurile unui computer. Se numește un algoritm scris în conformitate cu toate limitările inerente unui computer program.

6. Toate procesele de bază de prelucrare a informațiilor au loc în dispozitivul central de control și dispozitivul aritmetic. Aceste dispozitive sunt numite procesor. Computer orientat spre soluții cerc limitat se numește sarcini de specialitate. Se numește cantitatea limită de informații în biți, octeți sau cuvinte plasate în memoria computerului capacitate de memorie.

7. Fiabilitate- capacitatea unui computer de a îndeplini funcțiile care îi sunt atribuite într-o anumită perioadă de timp.

8. Performanța computerului este evaluată numarul de operatii realizat de mașină în 1 secundă. Lista operațiunilor mașinii este destul de diversă, iar fiecare operație este caracterizată de propriul timp de execuție.

Viteza medie a unui computer se caracterizează prin valoarea:

Unde p i - procentul tranzacţiilor i -al-lea tip, realizat de mașină în procesul de implementare a algoritmilor; T i - timpul mediu pentru finalizarea operațiunilor i - al-lea tip.

Valori p i depind de clasa de algoritmi pentru care se calculeaza performanta medie. Timpul de execuție a operațiunii T i este asociat cu principiile construcției circuitelor mașinilor și este determinată în principal de cantitatea de echipamente informatice.

9. Productivitatea computerului - evaluată prin numărul de sarcini rezolvate pe mașină într-o perioadă de timp suficient de mare. Timpul necesar pentru rezolvarea unei probleme este determinat de numărul de operații efectuate de mașină și depinde de resursele de operare ale computerului și de capacitatea de memorie.

10. Calculatoarele sunt folosite pentru a efectua calcule și a controla obiecte (sisteme) reale.

Sarcinile asociate cu efectuarea calculelor sunt de obicei împărțite în următoarele grupuri: A) calcul științific și de inginerie; b) sarcini comerciale (prelucrarea datelor); V) sarcini non-digitale. Un exemplu de sarcină non-digitală este procesul de traducere a traducerii unui algoritm dintr-o anumită limbă în limbajul mașinii, precum și problemele de procesare a textului, lingvistică matematică etc.

Se obișnuiește să se facă distincția între sistemele de control pentru obiecte reale și sistemele de informații și control. Când controlați obiecte reale, computerul este inclus în bucla de control și este apelat mașină de control digital . Se numește modul de funcționare al unui computer caracterizat prin prezența unor restricții privind timpul necesar pentru rezolvarea problemelor scară în timp real . Condițiile de funcționare în timp real și interfața specifică a mașinii cu echipamentul real afectează semnificativ resursele operaționale și designul mașinii.

Sistemele de management al informaţiei sunt utilizate ca sisteme automatizate managementul producției, sisteme automate de comunicații, sisteme automate de control pentru trupe etc. În aceste sisteme, calculatoarele sunt folosite pentru procesarea fluxurilor de informații care provin de la dispozitive externe (abonați).

11. Criteriul de performanță - acesta este un indicator general care caracterizează conformitatea unui computer cu scopul propus.

Costul de funcționare a mașinii

q=S(t)/N(t) [valută/tranzacție].

Sf) - costurile de amortizare și de funcționare a calculatoarelor în timp T , exprimat în unități monetare; N(t) - numarul de operatii efective efectuate in acest timp.

Costul operațiunii este mai mic, cu atât viteza computerului este mai mare. Eficiența maximă este atinsă prin utilizarea cât mai rațională a echipamentelor informatice.

12. Moduri de operare computer:

A)un singur program . În acest mod, doar un computer funcționează la un moment dat, în timp ce restul sunt inactiv, așteaptă sfârșitul acțiunii începute. Acest mod de funcționare a computerului se caracterizează printr-o rată scăzută de utilizare a echipamentelor informatice, a căror valoare depinde de viteza procesorului;

b)multiprogram . În acest mod de operare, în memoria computerului sunt stocate mai multe programe și execuția unui program poate fi întreruptă pentru a trece la execuția altui program și apoi a reveni la programul întrerupt. Pentru a distribui resurse într-un computer multiprogram, se utilizează un set de programe utilitare, numite supraveghetor . Se numesc astfel de computere sisteme multiprogram ;

V)cale procesare în lot date utilizat pentru încărcarea mai eficientă a unui computer care funcționează în modul multiprogram. Încărcarea echipamentului pe sistem va fi mai mare, cu cât dimensiunea pachetului este mai mare. Modul de procesare batch este recomandat doar pentru rezolvarea problemelor folosind programe stabilite și bine depanate;

G) Nevoia de comunicare rapidă între utilizator și mașină a condus la dezvoltare sisteme de partajare a timpului . Baza sistemului este un computer multiprogram, care este echipat cu un set suplimentar de dispozitive externe - terminale. Terminal - dispozitiv de intrare-ieșire conceput pentru a servi o singură persoană, rezolvator de probleme pe un computer. Sistemul oferă fiecărui terminal activ o secțiune de timp egală cu secunde sau fracțiuni de secundă.

În cazul în care utilizatorii nu încarcă complet computerul, sistemul oferă posibilitatea de a rezolva probleme în modul de procesare a datelor în lot.

Terminologie folosită de utilizatorii de computere.

Adresă absolută . Porțiunea de adresă a instrucțiunii, care specifică adresa reală a cuvântului din memorie.

Cod automat . Un limbaj de programare care folosește adrese simbolice și instrucțiuni mnemonice ( mnemonice - Greacă mnemonică - arta memorării; un ansamblu de tehnici şi metode care facilitează memorarea şi cresc capacitatea de memorie prin formarea de asociaţii artificiale.).

Proiectare asistată de calculator . Implementarea proceselor de proiectare folosind instrumente automate.

Abordare . Un număr sau altă indicație care identifică o locație în memoria sau altă sursă de date a unui computer.

Adresa de instrucție . Adresa locației de memorie în care este stocat cuvântul de instrucțiune.

Partea adresa . Parte a unei instrucțiuni care specifică o adresă în întregime sau parțial.

Algoritm . O prescripție exactă care definește procesul de calcul care duce de la variația datelor inițiale la rezultatul dorit.

Alfabet . O secvență finită de caractere utilizată într-un sistem de algoritmi sau limbaj mașină.

Operație aritmetică . O operație în care operanzii și rezultatul sunt numere.

Biblioteca de programe . O colecție organizată de programe dovedite de uz comun.

Scrisoare. Unul dintre caracterele alfabetului.

Cod alfanumeric . Un cod al cărui set de caractere conține litere și cifre.

Cod literă . Un cod al cărui set de caractere conține doar litere.

Element de intrare . Punctul în care are loc impactul direct semnal extern pe element.

Ieșire element . Punctul în care are loc răspunsul necesar al unui element la semnalele externe.

Sistem de numere binar . Sistem numeric cu baza doi (2).

Număr binar . Un număr reprezentat în sistemul numeric binar.

Decodare . Conversia datelor codificate în forma sa originală.

Sistem de numere zecimale . Sistem numeric cu baza zece (10).

Numar decimal . Un număr reprezentat în sistemul numeric zecimal.

Program de diagnosticare . Un program conceput pentru a localiza sau explica atât erorile hardware, cât și erorile software.

Lungimea cuvântului . Numărul de cifre dintr-un cuvânt (mașină).

Zona de memorie . O locație într-un dispozitiv de stocare conceput pentru a stoca un grup de cuvinte mașini.

Identificator . O succesiune de litere și numere.

ID semnal . Numele semnalului sub formă abreviată sau simbolică folosind convențiile adoptate în timpul dezvoltării produsului.

Instrucțiuni . Un set de caractere care definește parțial sau integral o operație sau o parte a unui proces.

Interpret . Un program care execută un alt program prin traducerea fiecărei instrucțiuni în limbajul de intrare într-o secvență de instrucțiuni de mașină.

Interfață I/O . Mijloace unificate de interfață și de gestionare a diferitelor dispozitive de echipamente periferice.

Interfață de alimentare . Un set de linii electrice, semnale electrice și mijloace mecanice care permit ca părțile funcționale ale unui sistem de alimentare să fie interconectate pentru a furniza energie unui dispozitiv.

Canal . Un dispozitiv folosit pentru a face schimb de date între procesor și echipamente periferice.

Cod . Un set convenit de reguli fără ambiguitate utilizat pentru a determina modul în care datele pot fi reprezentate prin caractere dintr-un set de caractere.

Cod de instrucțiuni pentru computer . Cod folosit pentru a reprezenta instrucțiunile computerului în limbajul mașinii.

Cod de operare . Cod folosit pentru a reprezenta operațiunile unui computer.

Codificare . Transformați datele prin aplicarea codului.

Echipă . O instrucțiune scrisă în coduri de calculator.

Compilator . Un program conceput pentru a converti programele reprezentate într-o limbă în programe echivalente reprezentate în limbajul mașinii sau într-un limbaj similar acestuia.

Adresa constructivă este incompletă . O parte a adresei complete de proiectare, care nu are informații de contact și poate lipsi informații despre elementele de conectare electrică.

Adresa constructivă este incompletă, prescurtată . Parte dintr-o adresă de proiectare prescurtată care nu are informații de contact și poate lipsi informații despre conexiunea electrică.

Adresa completă de construcție . O înregistrare care stabilește locația nivelului adresabil și contactul asociat acestuia pentru conexiunea electrică într-un dispozitiv sau model de computer.

Adresă constructivă prescurtată . O înregistrare a unei adrese complete de proiectare, în care partea de adresă comună setului de niveluri adresabile din aceeași ordine considerată în mod special nu însoțește fiecare adresă, ci este alocată sub forma unui antet, despre care trebuie să fie mesaje adecvate. realizate în documentația de proiectare.

Adresă indirectă . Partea de adresă a instrucțiunii, care specifică locația de memorie în care se află adresa necesară.

Operație logică . O operație în care operanzii au ca rezultat o singură cifră.

Design logic . Etapa de proiectare la care algoritmul pentru efectuarea operațiilor este implementat sub formă de diagrame funcționale.

Marker . Un caracter folosit pentru a indica începutul sau sfârșitul unui set de date.

Masca . Un cuvânt de mașină folosit pentru a extrage părți ale altor cuvinte de mașină.

Modelare . Reprezentarea anumitor proprietăți ale comportamentului unui sistem prin acțiunile altuia, de exemplu, reprezentarea unui fenomen fizic prin acțiunile computerelor.

Simulator . Un interpret capabil să execute un program scris pentru un computer pe alt computer.

Modificarea adresei . O modificare în care se modifică numai partea de adresă a instrucțiunii.

Modul de memorie . O parte a memoriei formată dintr-un anumit număr de celule și având un design neterminat.

Canal multiplex . Un canal în care comunicarea cu diferiți abonați are loc simultan într-un mod de partajare a timpului.

Multiprocesor . Un sistem automat de procesare a datelor care execută alternativ instrucțiuni aparținând unor secvențe diferite, iar mai multe instrucțiuni pot fi executate într-un singur pas.

Zero (mașină) . O secvență de caractere percepută de un computer ca fiind zero.

Eșantion (model) de calculator . Un set de dispozitive interconectate funcțional într-un computer compatibil, dezvoltat conform cerințelor tehnice uniforme.

Operator (limbă) . Unitatea de acțiune în limbaj.

sistem de operare . Parte software, concepute pentru planificarea și organizarea procesului de prelucrare, managementul de intrare-ieșire și a datelor, alocarea resurselor, pregătirea și depanarea programelor și alte operațiuni de servicii auxiliare.

Operațiune . O acțiune specificată de o instrucțiune computerizată pentru prelucrarea datelor.

Adresă relativă . O adresă, care este numărul unui cuvânt dintr-o serie de cuvinte.

A plati . Un mijloc de combinare structurală și electrică a circuitelor integrate într-un modul planar de nivel superior.

Sistemul numeric pozițional . Un sistem numeric în care semnificația fiecărei cifre este determinată de locația acesteia în succesiunea de cifre care alcătuiesc numărul.

Program . Un algoritm pentru rezolvarea unei probleme specificate într-un limbaj formalizat.

Programare . Întocmirea programului. Programarea mai poate include: analiza unei probleme, elaborarea unei diagrame de algoritm, pregătirea, testarea și scrierea subrutinelor, determinarea formatelor de date de intrare și de ieșire.

Software . Un set de metode care vă permit să controlați un dispozitiv de procesare a datelor.

Proiectare software de sistem . Etapa de proiectare în care o parte din descrierea formală a sistemului este implementată ca program.

Descarcare . Fiecare dintre pozițiile dintr-un cuvânt care poate fi ocupată de un semn.

Canal selector . Un canal care funcționează numai în modul exclusiv.

Simbol . Unul dintre mai multe simboluri folosite pentru a reprezenta simbolic obiecte.

Adresă simbolică . O adresă care este selectată din punct de vedere al confortului de programare.

Sistem automat de documentare . Un set de software tehnic și instrumente de reglementare (organizaționale) concepute pentru a automatiza contabilitatea, stocarea, modificarea și circulația documentației.

Notaţie . Un set de metode de scriere a numerelor.

Ingineria Sistemelor . Etapa de proiectare în care este dezvoltat conceptul de sistem.

Cuvânt (mașină) . O secvență percepută de un dispozitiv de procesare a datelor ca o singură unitate.

Silabă . Un grup de caractere reprezentând o parte a unui cuvânt mașină.

Design structural . Etapa de proiectare în care circuitul și soluțiile de proiectare sunt selectate la nivel structural.

Algoritm structural . O descriere formală a funcționării unei structuri.

Supraveghetor . Un program conceput pentru a organiza și controla funcționarea unui computer.

Diagrama algoritmului . O reprezentare a unui program, proces sau operație de sistem, reprezentată în reprezentări grafice convenționale.

Algoritmul circuitului . Descrierea formală a funcționării circuitului.

Test . Un set ordonat de acțiuni de intrare care permite detectarea sau determinarea unei erori.

Test de diagnosticare . Un test pentru a determina natura și locația defecțiunii.

Verificare de testare . Un test pentru a detecta o defecțiune.

Set de testare . Un set de influențe de intrare simultane care face parte dintr-un test.

Mijloace tehnice . Dispozitivele fizice ale unui computer.

Design tehnic . Etapa de proiectare (informația inițială pentru care este o descriere formală structura logicași caracteristicile structurale și tehnice ale produsului proiectat), prevăzând eliberarea documentației de proiectare, operaționale și tehnologice.

Traducător . Un program pentru traducerea programelor dintr-o limbă în alta.

Urmărirea conexiunii . Procesul de obținere a configurațiilor geometrice ale conexiunilor electrice.

Nod . Un set de elemente interconectate funcțional.

Unitate structurală . O unitate de asamblare care este un produs complet structural.

Nivel de simulare . Nivelul de detaliu în descrierea obiectului modelat.

Dispozitiv . O unitate de asamblare care este un produs complet din punct de vedere funcțional și structural și are un scop operațional independent.

Fişier . O colecție (set) de date unite printr-o caracteristică comună.

CPU . Partea principală a computerului (unitatea aritmetică, unitatea de control și RAM) fără echipament extern.

Număr . Un singur caracter reprezentând un număr întreg.

Cod digital . Un cod al cărui set de caractere conține doar numere.

Element . Unitate convențională, care este utilizat la proiectarea unui dispozitiv de calcul, are o imagine grafică independentă și îndeplinește una sau mai multe funcții dintr-un anumit număr de semnale externe.

Limbaj de programare . Un limbaj folosit de un programator pentru a reprezenta programe.

Limbajul de design . Limbajul de prezentare a informațiilor sursă pentru proiectare.

Bibliografie.

1. Mayorov S.A., Krutovskikh S.A., Smirnov A.A. Calculatoare electronice (ghid de proiectare). Ed. S.A. Mayorova. - M.: Sov. radio, 1975. - p. 9-15.

2. Dicționar enciclopedic sovietic/Redacție științifică: A.M Prokhorov (pres.). - M.: " Enciclopedia sovietică", 1981. - P. 152.

3. în același loc, - p. 400.

Din ce în ce mai mulți oameni folosesc astăzi tehnologii digitale, deoarece sunt concepute pentru un transfer de date mai ușor și mai rapid. Acest lucru face ca tehnologiile analogice să piardă din favoare. Totuși, cei care plănuiesc să-și reconstruiască sistemele și vor să folosească doar tehnologii digitale trebuie să țină cont în continuare de faptul că ambele tehnologii au avantajele și, bineînțeles, dezavantajele lor.

Există domenii în care utilizarea tehnologiei digitale este necesară, de exemplu, înregistrarea video digitală. Desigur, va fi mai ușor să gestionați imaginile care sunt înregistrate pe un hard disk, deoarece sunt mai compacte și facilitează accesul la toate informațiile. Pentru a crea registre video confortabile inovatoare, companii mari, care produc echipamente digitale investește mult.

Tehnologiile digitale astăzi

Ce sunt tehnologiile digitale și ce le pot oferi oamenilor?În primul rând, aceasta este posibilitatea de acces nelimitat la o cantitate mare de informații variate. Orice utilizator de internet poate găsi literalmente orice știri sau informatie necesara. De exemplu, dacă aveți nevoie de ajutor, folosind tehnologia digitală o puteți găsi, chiar dacă aveți nevoie de curățare de canalizare, atunci puteți găsi serviciul accesând site-ul http://zasor.com.ua/. Această oportunitate are un mare impact asupra surselor de informare, dar trebuie remarcat faptul că mass-media tradițională nu își pierd pozițiile. Cu toate acestea, toate tipurile de media folosesc de mult timp dezvoltări avansate.

tehnologii IP

ÎN acest moment Tehnologiile IP sunt dezvoltate foarte rapid și activ și acestea oferă acces de mare viteză la . Astfel, putem spune că viitorul mass-media pare a fi o resursă pe internet. Tehnologiile internetului au intrat în viață cu încredere astăzi. Toți se dezvoltă și merg înainte. Rețelele care funcționează pe baza Protocolului Internet sunt o soluție excelentă care permite utilizatorilor să monitorizeze activitatea diferitelor site-uri. Acest lucru poate beneficia în special de o companie care are o rețea de birouri în întreaga lume. Dacă utilizați simultan tehnologii digitale și analogice, va fi posibilă îmbunătățirea calității funcționării echipamentelor existente.

1. Prelegere: Concepte de bază ale electronicii digitale

Prelegerea acoperă termeni de bază electronice digitale, despre semnalele digitale, despre nivelurile de reprezentare a dispozitivelor digitale, despre parametrii lor electrici și de temporizare.

Analogic sau digital? Mai întâi, să dăm câteva definiții de bază. Semnal este orice mărime fizică (de exemplu, temperatura, presiunea aerului, intensitatea luminii, curentul etc.) care se modifică în timp. Datorită acestei schimbări, semnalul poate transporta anumite informații. Semnal electric este o mărime electrică (de exemplu, tensiune, curent, putere) care se modifică în timp. Toate electronicele funcționează în primul rând cu semnale electrice, deși semnalele luminoase, care reprezintă intensitatea luminii care variază în timp, sunt din ce în ce mai folosite. Semnal analog - acesta este un semnal care poate lua orice valoare în anumite limite (de exemplu, tensiunea se poate schimba fără probleme de la zero la zece volți). Dispozitivele care funcționează numai cu semnale analogice se numesc dispozitive analogice. Denumirea „analogic” implică faptul că semnalul se modifică în același mod ca o mărime fizică, adică continuu. Semnal digital - acesta este un semnal care poate lua doar două (uneori trei) valori, iar unele abateri de la aceste valori sunt permise (Fig. 1.1). De exemplu, tensiunea poate lua două valori: de la 0 la 0,5 V (nivel zero) sau de la 2,5 la 5 V (nivel de unitate). Dispozitivele care funcționează exclusiv cu semnale digitale se numesc dispozitive digitale. Orez. 1.1. Semnale electrice: analog (stânga) și digital (dreapta) Putem spune că în natură aproape toate semnalele sunt analogice, adică se schimbă continuu în anumite limite. Acesta este motivul pentru care primele dispozitive electronice au fost analogice. Au convertit mărimi fizice în tensiune sau curent proporțional cu acestea, au efectuat unele operații asupra lor și apoi au efectuat conversii inverse în mărimi fizice. De exemplu, vocea unei persoane (vibrațiile aerului) este convertită în vibrații electrice folosind un microfon, apoi aceste semnale electrice sunt amplificate de un amplificator electronic și, folosind un sistem acustic, sunt din nou transformate în vibrații ale aerului - într-un sunet mai puternic. Toate operațiunile efectuate de dispozitive electronice asupra semnalelor pot fi împărțite în trei grupuri mari: prelucrare (sau transformare); difuzare; depozitare. În cazul semnalelor analogice, toate acestea degradează semnificativ semnalul util, deoarece toate valorile sale sunt permise (Fig. 1.2). Prin urmare, fiecare conversie, fiecare stocare intermediară, fiecare transmisie prin cablu sau prin aer degradează semnalul analogic, uneori chiar până la distrugerea lui completă. De asemenea, trebuie să luăm în considerare faptul că toate zgomotele, interferențele și interferențele sunt fundamental imposibil de calculat cu precizie, deci este absolut imposibil să descriem cu exactitate comportamentul oricăror dispozitive analogice. În plus, în timp, parametrii tuturor dispozitivelor analogice se modifică din cauza îmbătrânirii elementelor, astfel încât caracteristicile acestor dispozitive nu rămân constante. Orez. 1.2. Distorsiunea prin zgomot și interferența semnalelor analogice (stânga) și digitale (dreapta). Spre deosebire de semnalele analogice, semnalele digitale, care au doar două valori permise, sunt mult mai bine protejate de zgomot, interferențe și interferențe. Micile abateri de la valorile permise nu distorsionează semnalul digital în niciun fel, deoarece există întotdeauna zone de abateri permise (Fig. 1.2). Acesta este motivul pentru care semnale digitale permit procesare mult mai complexă și în mai multe etape, stocare mult mai lungă fără pierderi și transmisie de calitate mult mai ridicată decât cele analogice. În plus, comportamentul dispozitivelor digitale poate fi întotdeauna calculat și prezis cu absolut exactitate. Dispozitivele digitale sunt mult mai puțin susceptibile la îmbătrânire, deoarece micile modificări ale parametrilor lor nu le afectează în niciun fel funcționarea. În plus, dispozitivele digitale sunt mai ușor de proiectat și de depanat. Este clar că toate aceste avantaje asigură dezvoltarea rapidă a electronicii digitale. Cu toate acestea, semnalele digitale au și un dezavantaj major. Faptul este că un semnal digital trebuie să rămână la fiecare dintre nivelurile sale permise pentru cel puțin un interval de timp minim, altfel va fi imposibil de recunoscut. Iar un semnal analogic poate lua orice valoare într-un timp infinitezimal. O putem spune altfel: un semnal analogic este definit în timp continuu (adică în orice moment al timpului), iar un semnal digital este definit în timp discret (adică numai în momente selectate de timp). Prin urmare, viteza maximă realizabilă a dispozitivelor analogice este întotdeauna fundamental mai mare decât cea a dispozitivelor digitale. Dispozitivele analogice pot gestiona semnale cu schimbare mai rapidă decât dispozitivele digitale. Viteza de procesare și transmitere a informațiilor dispozitiv analogic poate fi întotdeauna mai mare decât viteza de procesare și transmisie a unui dispozitiv digital. În plus, un semnal digital transmite informație doar pe două niveluri și prin schimbarea unuia dintre nivelurile sale la altul, în timp ce un semnal analog transmite și informație cu fiecare valoare curentă a nivelului său, adică este mai încăpător în ceea ce privește transmiterea informațiilor. Prin urmare, pentru a transmite cantitatea de informații conținute într-un singur semnal analogic, cel mai adesea este necesar să se utilizeze mai multe digitale (cel mai adesea de la 4 la 16). În plus, după cum sa menționat deja, în natură toate semnalele sunt analogice, adică pentru a le converti în conversii digitale și inverse, este necesară utilizarea unor echipamente speciale (convertoare analog-digital și digital-analogic). Deci nimic nu vine gratuit, iar prețul de plătit pentru beneficiile dispozitivelor digitale poate fi uneori prohibitiv.

Niveluri de prezentare a dispozitivelor digitale Toate dispozitivele digitale sunt construite din cipuri logice, fiecare dintre ele (Fig. 1.3) are în mod necesar următoarele concluzii (sau, așa cum se mai numesc colocvial, „picioare”): pini de alimentare: comun (sau „împământare”) și tensiune de alimentare (în cele mai multe cazuri - +5 V sau +3,3 V), care de obicei nu sunt afișate pe diagrame; pini pentru semnalele de intrare (sau „intrari”), care primesc semnale digitale externe; pini de ieșire (sau „ieșiri”) care transportă semnale digitale de la cipul în sine. Fiecare microcircuit convertește într-un fel sau altul o secvență de semnale de intrare într-o secvență de semnale de ieșire. Metoda de conversie este descrisă cel mai adesea fie sub forma unui tabel (așa-numitul tabel de adevăr), fie sub formă de diagrame de timp, adică grafice ale tuturor semnalelor în funcție de timp. Orez. 1.3. Cip digital Toate cipuri digitale lucrați cu semnale logice care au două niveluri de tensiune permise. Unul dintre aceste niveluri se numește un nivel logic (sau un nivel), iar celălalt se numește nivel zero logic (sau nivel zero). Cel mai adesea, un zero logic corespunde unui nivel de tensiune joasă, iar unul logic - nivel inalt. În acest caz, ei spun că a fost adoptată „logica pozitivă”. Cu toate acestea, atunci când se transmit semnale către distante lungi iar în magistralele de sistem ale sistemelor cu microprocesor, se folosește uneori reprezentarea inversă, când un zero logic corespunde unui nivel de tensiune înaltă, iar unul logic unui nivel scăzut. În acest caz, ei vorbesc de „logică negativă”. Uneori, un zero logic este codificat printr-un nivel pozitiv de tensiune (curent), iar unul logic printr-un nivel negativ de tensiune (curent), sau invers. Mai sunt metode complexe codificarea zerourilor și unurilor logice. Dar vom vorbi în principal despre logică pozitivă. Pentru a descrie funcționarea dispozitivelor digitale, acestea folosesc cel mai mult diverse modele, care diferă unele de altele prin complexitate, acuratețe, luare în considerare mai mare sau mai mică a efectelor fizice subtile. Aceste modele sunt utilizate în principal în calculele computerizate ale circuitelor digitale. În prezent, există programe de calculator care nu numai că calculează circuite gata făcute, dar sunt și capabile să proiecteze noi circuite pe baza descrierilor oficializate ale funcțiilor pe care trebuie să le îndeplinească un anumit dispozitiv. Este destul de convenabil, dar niciun program nu se poate compara cu o persoană. Echipamente cu adevărat eficiente, minimaliste și, în sfârșit, circuite frumoase pot fi dezvoltate doar de o persoană care abordează întotdeauna designul în mod creativ și folosește idei originale. Dezvoltatorul de echipamente digitale folosește și modele unice sau, după cum s-ar putea spune, diferite niveluri de reprezentare a circuitelor digitale. Dar, spre deosebire de computer, o persoană poate alege în mod flexibil modelul dorit - trebuie doar să se uite la diagramă pentru a înțelege unde este suficient un model simplu și unde este necesar unul mai complex. Adică, o persoană nu va face niciodată lucrări inutile, redundante și, prin urmare, nu va introduce erori suplimentare inerente oricărui model, chiar și cel mai complex. Adevărat, simplitatea dispozitivelor digitale în comparație cu cele analogice, de obicei, nu provoacă erori prea grave. În marea majoritate a cazurilor, trei modele, trei niveluri de înțelegere a funcționării dispozitivelor digitale sunt suficiente pentru un proiectant de circuite digitale: Model logic. Model cu întârzieri. Model luând în considerare efectele electrice (sau modelul electric). Experiența arată că primul model, cel mai simplu, este suficient în aproximativ 20% din toate cazurile. Este aplicabil tuturor circuitelor digitale care operează cu viteza mica, în care viteza nu este importantă. Utilizarea celui de-al doilea model, care ia în considerare întârzierile de răspuns ale elementelor logice, ne permite să acoperim aproximativ 80% din toate circuitele posibile. Utilizarea acestuia este necesară pentru toate dispozitivele de mare viteză și pentru cazul modificărilor simultane ale mai multor semnale de intrare. În final, adăugând un al treilea model care ia în considerare intrarea și curenții de ieșire, rezistențele de intrare și ieșire și capacități ale elementelor, face posibilă proiectarea circuitelor aproape 100% digitale. În primul rând, acest al treilea model ar trebui utilizat la combinarea mai multor intrări și ieșiri, la transmiterea semnalelor pe distanțe mari și la conectarea elementelor logice într-un mod neconvențional (transferându-le în moduri analogice sau liniare). Pentru a ilustra funcționarea modelelor enumerate, luați în considerare funcționarea celor mai simple element logic- invertor. Invertorul se schimbă (inversează) nivel logic semnal de intrare la nivelul opus semnalului de ieșire sau, după cum se spune, modifică polaritatea semnalului logic. A lui tabelul de adevăr (Tabelul 1.1) este elementar simplu, deoarece sunt posibile doar două situații: zero la intrare sau una la intrare. Pe orez. 1.4 arată cum va arăta semnalul de ieșire al invertorului atunci când se utilizează cele trei modele ale sale (trei niveluri ale reprezentării sale). Aceste grafice ale semnalelor logice sunt numite diagrame de timp și oferă o perspectivă asupra funcționării circuitelor digitale. Figura arată că, în primul model logic, se crede că elementul este declanșat instantaneu, orice modificare a nivelului semnalului de intrare imediat, fără nicio întârziere, duce la o modificare a nivelului semnalului de ieșire. În al doilea model, semnalul de ieșire se modifică cu o oarecare întârziere în raport cu intrarea. În cele din urmă, în cel de-al treilea model, semnalul de ieșire nu este doar întârziat în comparație cu intrare, dar schimbarea sa nu are loc instantaneu - procesul de schimbare a nivelurilor semnalului (sau, după cum se spune, marginea semnalului) are o durată finită. În plus, cel de-al treilea model ia în considerare modificările nivelurilor semnalelor logice. Orez. 1.4. Trei niveluri de reprezentare a dispozitivelor digitale

În practică, dezvoltatorul, de regulă, la începutul proiectării folosește exclusiv primul model, iar apoi pentru unele noduri folosește al doilea sau (mai rar) al treilea model. Mai mult, primul model nu necesită deloc calcule digitale, necesită doar cunoașterea tabelelor de adevăr sau a algoritmilor pentru funcționarea microcircuitelor. Al doilea model implică calculul (în esență, însumarea) întârzierilor de timp ale elementelor de-a lungul căii semnalului (Fig. 1.5). Ca rezultat al acestui calcul, poate deveni clar că sunt necesare modificări ale circuitului.

Orez. 1.5.Însumarea întârzierilor elementului

Orez. 1.6.Însumarea curenților de intrare ale elementului

Calculele conform celui de-al treilea model pot fi diferite, inclusiv destul de complexe, dar în majoritatea cazurilor se reduc doar la însumarea curenților de intrare și de ieșire ai elementelor logice. (Fig. 1.6). Ca rezultat al acestor calcule, se poate dovedi că este necesară utilizarea de microcircuite cu ieșiri mai puternice sau includerea unor elemente suplimentare.

Adică, proiectarea dispozitivelor digitale este fundamental diferită de proiectarea dispozitivelor analogice, în care calculele complexe sunt absolut inevitabile. Dezvoltatorul de dispozitive digitale se ocupă doar de logică, de semnale logice și de algoritmi pentru funcționarea microcircuitelor digitale. Și ceea ce se întâmplă în interiorul acestor microcircuite este practic irelevant pentru el.

Datele de referință pentru microcircuite digitale conțin de obicei un set mare de parametri, fiecare dintre care poate fi atribuit unuia dintre cele trei niveluri de prezentare enumerate, unuia dintre cele trei modele.

De exemplu, tabelul de adevăr microcircuit (pentru microcircuite simple) sau o descriere a algoritmului de funcționare a acestuia (pentru microcircuite mai complexe) se referă la primul nivel logic. Prin urmare, fiecare dezvoltator trebuie să le cunoască pe de rost în orice caz.

Valorile de întârziere ale semnalelor logice între intrări și ieșiri aparțin celui de-al doilea nivel de prezentare. Valorile tipice de întârziere variază de la câteva nanosecunde (1 ns = 10 -9 s) la zeci de nanosecunde. Valorile de întârziere pentru diferite microcircuite pot fi diferite, astfel încât cărțile de referință indică întotdeauna valoarea maximă. De asemenea, trebuie amintit că întârzierea când semnalul de ieșire trece de la unu la zero (t PHL), de regulă, diferă de întârzierea când semnalul de ieșire trece de la zero la unu (t PLH). De exemplu, pentru același cip t PLH<11 нс, а t PHL <8 нс. Здесь английская буква P означает Propagation (распространение), L означает Low (низкий уровень сигнала, нуль), а H - High (высокий уровень сигнала, единица). Количество величин задержек, определяемых справочником для микросхемы, может изменяться от двух до нескольких десятков.

Nivelurile curenților de intrare și de ieșire, precum și nivelurile tensiunilor de intrare și de ieșire aparțin celui de-al treilea nivel de reprezentare.

Curentul de intrare al microcircuitului când un zero logic (I IL) ajunge la intrare, de regulă, diferă de curentul de intrare atunci când unul logic (IIH) ajunge la intrare. De exemplu, I IL = – 0,1 mA și I IH = 20 μA (se presupune că curent pozitiv curge în intrarea microcircuitului și curent negativ curge din acesta). În mod similar, curentul de ieșire al unui microcircuit la ieșirea unui zero logic (I OL) poate fi (și de obicei este) diferit de curentul de ieșire la ieșirea unuia logic (I OH). De exemplu, pentru același cip I OH<– 0,4 мА,а I OL <8 мА (считается, что положительный ток втекает в выход микросхемы, а отрицательный - вытекает из него). Надо также учитывать, что разные входы и выходы одной и той же микросхемы могут иметь различные входные и выходные токи.

Pentru tensiunile de ieșire de zero logic (U OL) și unu (U OH), cărțile de referință specifică de obicei valori maxime admise pentru o anumită valoare a curentului de ieșire. În acest caz, cu cât curentul de ieșire este mai mare, cu atât tensiunea logică este mai mică și tensiunea zero logică este mai mare. De exemplu, U OH > 2,5 V (la I OH<–0,4 мА),а U OL <0,5 В (при I OL < 8 мА).

Cărțile de referință specifică, de asemenea, nivelurile admisibile ale tensiunii de intrare, pe care microcircuitul încă le percepe ca fiind corecte. niveluri logice zero și unu. De exemplu, U IH > 2,0 V, U IL< 0,8 В. Как правило, входные напряжения логических сигналов не должны выходить за пределы напряжения питания.

În simbolurile de tensiune și curent, litera I reprezintă Input, litera O reprezintă Output, L reprezintă Low și H reprezintă High.

Al treilea nivel de reprezentare include, de asemenea, valorile capacității interne a intrărilor microcircuitului (de obicei de la unități la zeci de picofarads) și valoarea admisibilă a capacității la care poate fi conectată ieșirea microcircuitului, adică , capacitatea de sarcină C L (aproximativ 100 pF). Rețineți că 1 pF = 10 -12 F. La același nivel de reprezentare, sunt setate valorile maxime permise pentru durata marginii pozitive (t LH) și a marginii negative (t HL) a semnalului de intrare, de exemplu, t HL< 1,0 мкс, t LH < 1,0 мкс. То есть при большей длительности перехода входного сигнала из единицы в нуль и из нуля в единицу микросхема может работать неустойчиво, неправильно, нестандартно.

Al treilea nivel de prezentare include și parametri precum tensiunea de alimentare admisă a microcircuitului (U CC) și curentul maxim consumat de microcircuit (I CC). De exemplu, ar putea fi setat

4,5 V

În acest caz, curentul consumat I CC depinde de nivelurile curenților de ieșire ale microcircuitului I OH și I OL. Acești parametri trebuie luați în considerare atunci când alegeți o sursă de alimentare pentru dispozitivul proiectat, precum și în timpul procesului de fabricație a plăcilor cu circuite imprimate - atunci când alegeți lățimea pistelor care transportă curent.

În cele din urmă, al treilea nivel include o serie de parametri care sunt adesea menționați în literatură, dar nu sunt întotdeauna indicați în tabelele de referință:

Pragul de funcționare - nivelul tensiunii de intrare, peste care semnalul este perceput ca unul, iar sub - ca zero. Pentru cele mai comune microcircuite TTL, este aproximativ egal cu 1,3...1,4 V.

Imunitate la zgomot - caracterizează mărimea semnalului de zgomot de intrare suprapus pe semnalul de intrare, care nu poate schimba încă starea semnalelor de ieșire. Imunitatea la zgomot este determinată de diferența dintre tensiunea U IH și pragul de răspuns (aceasta este imunitate la zgomot la nivel de unitate), precum și de diferența dintre pragul de funcționare și U IL (aceasta este imunitate la zgomot de nivel zero).

Factorul de ieșire este numărul de intrări care pot fi conectate la o ieșire dată fără a întrerupe funcționarea. Determinată de raportul dintre curentul de ieșire și curentul de intrare. Valoarea standard a factorului de ventilație atunci când se utilizează microcircuite de același tip (aceeași serie) este 10.

Capacitatea de sarcină este un parametru de ieșire care caracterizează cantitatea de curent de ieșire pe care o anumită ieșire o poate furniza sarcinii fără a perturba funcționarea. Cel mai adesea, capacitatea de încărcare este direct legată de factorul de ventilație.

Astfel, majoritatea parametrilor de referință ai microcircuitului aparțin celui de-al treilea nivel de reprezentare (modelului luând în considerare efectele electrice), astfel încât în ​​majoritatea cazurilor (până la 80%) nu este necesar să se cunoască valorile exacte ale acestora prin inima. Este suficient să vă amintiți valorile aproximative ale parametrilor tipici pentru o serie dată de microcircuite.

Intrări și ieșiri ale microcircuitelor digitale Caracteristicile și parametrii intrărilor și ieșirilor microcircuitelor digitale sunt determinați în primul rând de tehnologia și circuitele structurii lor interne. Dar pentru un dezvoltator de dispozitive digitale, orice microcircuit este doar o „cutie neagră”, al cărei interior nu este necesar să-l cunoaștem. Este important doar pentru el să înțeleagă clar cum se va comporta acest sau acel microcircuit în această conexiune specială, dacă va îndeplini corect funcția cerută. Cele mai utilizate tehnologii cu cip digital sunt: TTL (TTL) și TTLSh (TTLS) - logica tranzistor-tranzistor bipolar și TTL cu diode Schottky; CMOS (CMOS) - tranzistoare complementare cu o structură metal-oxid-semiconductor. Orez. 1.7. Etapele de intrare și ieșire ale microcircuitelor TTLSh Orez. 1.8. Etapele de intrare și de ieșire ale cipurilor CMOS Ele diferă în ceea ce privește tipurile de tranzistoare utilizate și designul circuitului cascadelor interne ale microcircuitelor. De asemenea, rețineți că cipurile CMOS consumă mult mai puțin curent de la sursa de alimentare decât aceleași cipuri TTL (sau TTLSh) - totuși, numai în modul static sau la frecvențe joase de operare. Pe orez. 1.7Și 1.8 sunt prezentate exemple de circuite ale treptelor de intrare și ieșire ale microcircuitelor realizate folosind aceste tehnologii. Este clar că contabilizarea cu exactitate a tuturor efectelor din aceste circuite, care includ multe tranzistoare, diode și rezistențe, este extrem de dificilă, dar de obicei nu este necesară pentru proiectantul de circuite digitale. Să luăm în considerare mai întâi intrări microcircuite La primul nivel de reprezentare (model logic) și la al doilea nivel de reprezentare (model cu întârzieri), nu trebuie să știți absolut nimic despre intrările microcircuitelor. Intrarea este tratată ca o rezistență infinit de mare care nu are niciun efect asupra ieșirilor conectate la ea. Adevărat, numărul de intrări conectate la o singură ieșire afectează întârzierea de propagare a semnalului, dar, de regulă, este nesemnificativ, așa că această influență este rareori luată în considerare. Chiar și la al treilea nivel de reprezentare (model electric), în cele mai multe cazuri nu este nevoie să știți despre structura internă a microcircuitului sau despre designul circuitului intrărilor. Este suficient să presupunem că atunci când un semnal logic zero este aplicat la intrare, un curent care nu depășește I IL curge din această intrare, iar când este aplicat un semnal logic, un curent care nu depășește I IH curge în această intrare. Și pentru logica corectă a funcționării microcircuitului, este suficient ca nivelul de tensiune al semnalului de intrare de zero logic să fie mai mic decât U IL, iar nivelul de tensiune al semnalului de intrare al celui logic să fie mai mare decât U IH. Un caz special este situația în care nicio intrare nu este conectată la niciuna dintre ieșiri - nici la firul comun, nici la magistrala de alimentare (așa-numita intrare suspendată). Uneori, capacitățile microcircuitului nu sunt utilizate pe deplin și semnalele nu sunt furnizate către unele intrări. Cu toate acestea, în acest caz, microcircuitul poate să nu funcționeze sau să funcționeze instabil, deoarece includerea sa corectă implică prezența nivelurilor logice la toate intrările, chiar dacă acestea sunt neschimbate. Prin urmare, se recomandă conectarea intrărilor neutilizate la tensiunea de alimentare a microcircuitului U CC sau la firul comun (la masă), în funcție de ce nivel logic este necesar la această intrare. Dar pentru unele serii de microcircuite realizate folosind tehnologia TTL (de exemplu, K155 sau KR531), intrările neutilizate trebuie conectate la tensiunea de alimentare nu direct, ci doar printr-un rezistor de aproximativ 1 kOhm (un rezistor pentru 20 de intrări este suficient). La intrările neconectate ale cipurilor TTL, este generată o tensiune de aproximativ 1,5–1,6 V, care se numește uneori potențial suspendat. De obicei, acest nivel este perceput de microcircuit ca un semnal logic, dar nu ar trebui să contați pe el. Potențialul generat la intrările neconectate ale microcircuitelor CMOS poate fi perceput de microcircuit atât ca un zero logic, cât și ca unul logic. În orice caz, toate intrările trebuie să fie conectate undeva. Este permis să lăsați neconectate doar acele intrări (TTL, nu CMOS), a căror stare nu contează în această legătură a microcircuitului. Ieșiri microcircuitele sunt fundamental diferite de intrări prin aceea că luarea în considerare a caracteristicilor lor este necesară chiar și la primul și al doilea nivel de reprezentare. Există trei tipuri de trepte de ieșire, care diferă semnificativ atât prin caracteristici, cât și prin domeniile de aplicare: ieșire standard sau ieșire în două stări (desemnate 2C, 2S sau, mai puțin frecvent, TTL, TTL); ieșire colector deschis (indicat OK, OC); ieșire cu trei stări sau (care este același) cu capacitatea de a se opri (desemnat 3C, 3S). Ieșirea standard 2C are doar două stări: zero logic și una logică, iar ambele sunt active, adică curenții de ieșire în ambele stări (I OL și I OH) pot atinge valori vizibile. La primul și al doilea nivel de reprezentare, o astfel de ieșire poate fi considerată a fi formată din două comutatoare care se închid pe rând (Fig. 1.9), iar comutatorul superior închis corespunde unuia logic la ieșire, iar comutatorul inferior închis corespunde unui zero logic. Orez. 1.9. Trei tipuri de ieșiri de cip digital Ieșirea colector deschis OK are și două stări posibile, dar numai una dintre ele (starea logică zero) este activă, adică oferă un curent de scufundare mare I OL. A doua stare se rezumă în esență la faptul că ieșirea este complet deconectată de la intrările conectate la ea. Această stare poate fi folosită ca unitate logică, dar pentru aceasta trebuie conectat un rezistor de sarcină R (așa-numitul pull-up) de ordinul a sute de ohmi între ieșirea OK și tensiunea de alimentare. La primul și al doilea nivel de reprezentare, o astfel de ieșire poate fi considerată a fi formată dintr-un comutator (Fig. 1.9), a cărui stare închisă corespunde unui semnal zero logic, iar starea deschisă corespunde unei stări dezactivate, pasive. Adevărat, timpul necesar pentru a comuta ieșirea de la zero la unu depinde de valoarea rezistorului R, care afectează întârzierea t LH, dar cu valorile rezistoare utilizate în mod obișnuit, acest lucru nu este prea important.