рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Оброблення цифрової інформації

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Оброблення цифрової інформації

Оброблення цифрової інформації - раздел Образование, Основи радіоелектроніки Електронні Обчислювальні Машини (Комп'ютери) — Це Засоби Перетворен...

Електронні обчислювальні машини (комп'ютери) — це засоби перетворення інформації, які є програмованими автоматами.

Існують машини для оброблення інформації в аналоговій формі та в цифровій. Аналогові обчислювальні машини виникли історично значно раніше, ніж цифрові В них кожному числу ставиться у відповідність його фізичний аналог, найчастіше значення струму або напруги, а обчислювальні операції виконуються за допомогою ОП. Аналогові обчислювальні машини — це спеціалізовані автомати, розроблювані для кожного класу задач. Основним їx недоліком є невисока точність виконання обчислень; тому застосовуються вони досить обмежено, переважно для математичного моделювання різноманітних процесів.

Цифрові комп’ютери здебільшого універсальні як за формою подання інформації, так i за способами iї оброблення. Тому вони є основним типом ЕОМ. Ось чому, коли вживають цю абревіатуру без додаткових поянень, завжди мають на увазі цифрові обчислювальні машини.

Математичною основою побудови всіх цифрових обчислювальних машин є алгебра логіки та двійкова система числення. Це значить, що якою б мовою i в якій би формі не була подана інформація за межами машини, в ній вона обробляється i запам'ятовується лише у вигляді двійкових чисел, кодів та машинних слів, відтворених у вигляді електричних мпульсів. Для перетворення інформації із зовнішньої мови на машинну використовують спеціальні перетворювачі кодів або програмні засоби.

Технічною основою побудови всіх пристроїв цифрових обчислювальних машин є логічні елементи, розглянуті у п. 6.5. Саме з них будуються різноманітні пристрої керування, арифметичні, логічні, запам'ятовувальні й інші пристрої ЕОМ. Швидке вдосконалення технології виготовлення цих пристроїв, інтеграція їxнix функцій та урізноманітнення типів сприяли тому, що елементна база, технічні можливості, структура ЕОМ змшювались через кожні п'ять-вісім років, створивши покоління обчислювальних машин, побудованих на електронних лампах, транзисторах, микросхемах, великих інтегральних мікросхемах, з використанням елементів функціональної електроніки тощо. Проте незалежно від цього перетворення інформації в цифрових комп'ютерах завжди виконується за заздалегідь складеним планом дій — алгоритмом, який можна реалізувати двома способами: апаратним i програмним.

Розглянемо для прикладу алгоритм обчислень за формулою

Z=(AX+Y)(BY-X) (11.1)

Цей алгоритм складається з п’яти кроків: 1) АХ = М; 2) М +Y =N; 3) BY = K; 4) К – Х =L; 5) NL = Z, де А, В, Х, Y– вихідні дані; M,N,K,L,Z – зиінні, присвоєні результатам відповідних проміжних операцій.

Рис.11.1. Структурна схема апаратної реалізації алгоритму

Для anapamної реалізації розтлядуваного алгоритму треба мати п'ять арифметичних операційних елементів, з'єднаних між собою так, як показано на рис. 11.1. Таке оброблення інформації може виконуватись одночасно в кількох елементах паралельно, але апаратна реалізація алгоритму є спеціалізованою, тобто для іншого алгоритму потрібно змінювати структуру схеми навіть тоді, коли вона складається з тих самих елементів. Апаратна реалізація алгоритму закладається конструктором під час проектування машин у вигляді побудованих на певній елементній базі фізичних засобів перетворення, обміну та запам’ятовування інформації, матеріалізованих засобів виконання стандартних i часто вживаних підпрограм.

При програмній реалізації алгоритму вci операції виконуються послідовно одна за одною* в універсальному операційному пристрої, який дістав назву арифметико-логічного пристрою (АЛП). Послідовність виконання операцій визначається програмою, що є докладною інстукцією для виконання дій в АЛП i складається з окремих команд.

Структура команд, які входять до складу програми, залежить від типу та будови комп'ютера. Кожна команда має порядковий номер, операційну (код операції) й адресну частини. Код onepaції показує, які дії має виконати комп'ютер згідно з заданою командою (додавання, віднімання, множення, запам'ятовування тощо). Повний список операціій (система команд) залежить від модифікації комп'ютера. Адресна частина вказує на номери комірок пам'яті, в яких знаходяться вихідні дані для виконання операції та в які записуються результати її виконання. Взагалі, в команді слід вказувати три адреси: першого операнда виконуваної операції, другого операнда й адресу розміщення результату операції. Проте така структура команди потребує для iї запису великої кількості розрядів. Тому перший операнд i результат операції розміщують окремому регістрі — акумулятopi. В цьому разі команда може бути одноадресною.

Отже, для програмної реалізації алгоритму треба мати систему команд, якою можна описати вci операції, виконувані згідно з заданим алгоритмом, й апаратні засоби у вигляді АЛП, здатного виконати ці команди, а також запам’ятовувального пристрою (ЗП) з

Рис. 11.2.Структурна схема програмної реалізації алгоритму

необхідною кількістю комірок пам'яті відповідної розрядності, в яких розміщуються вихідні дані та програма. В розглядуваному прикладі для програмної реалізації алгоритму потрібш п'ять команд (множення, додавання, віднімання, зчитування i запису даних), дев'ять комірок пам'яті для розміщення вихідних даних та результатів обчислень і п’ять комірок пам'яті для запису програми.

Обмін інформацією між АЛП та ЗП, а також виконання всіх команд в АЛП здійснюються за допомогою пристрою керування. Його й АЛП, як правило, конструктивно об'єднують в єдиний пристій — процесор. На. структурійш схемі (рис. 11.2) показано також пристрій введення-виведення даних, програм i результатів виконання алгоритму. Bci ці та iншіi фізичні пристрой які забезпечують виконання програм, називають апаратним забезпеченням обчислювальної системи. Завдяки тому, що в nporpaмi вказуються адреси комірок пам'яті, а не записані в них коди чисел, вона має універсальний характер. Навіть зміна алгоритмів i вихідних даних при досить pозвиненій системі команд та пам'яті не потребує перебудови структури або окремих частин ЕОМ. Отже, програмна реалізація алгоритму теж здійснюється за допомогою апаратних засобів (процесора), але зміна алгоритму не потребує зміни їx складу i структури.

Розглянутий спрощений приклад показує принцип програмної реалізації алгоритму на рівні машинних кодів (машинної мови). Машинні коди з мовою символічного кодування — асемблером — використовувались при програмуванні лише на початкових етапах його розвитку для машин першого та другого поколінь. Сучасне програмування автоматизовано завдяки застосуванню різноманітних проблемно- i процедурно-opiєнтованих мов програмування та пакетів програм технічного обслуговування операційної системи, пакетів прикладних i керуючих програм тощо. За допомогою спеціальних трансляторів ці програми з алгоритмічних мов автоматично переводяться на машинну мову.

Таким чином, сучасна обчислювальна система складається з апаратних та операційних засобів (рис. 11.3). Anapamнi засоби — це матеріальне фізичне тіло системи, складене з пристроїв й електронних схем. Операційні засоби складаються з наборів програм, які здатні виконати апаратні засоби.

Рис.11.3. Структура обчислювальної системи

Це інтелектуальна частина обчислювальної системи, в якій виділяють прикладне (пакети прикладних програм, керуючі програми і програми технічного обслуговування операційної системи) та системне забезпечення.

Обчислювальна система може функціонувати лише при наявності взаємоузгоджених за основними технічними параметрами апаратних засобів (ємність пам'яті, система виконуваних команд, швидкодія) й операційних засобів. Іноді окремо розглядають інструментальні засоби, що є частиною апаратних та операційних засобів, — системи керування введенням і виведенням даних, розпізнавання символів, математичні пакети, машинні перекладачі, текстові процесори, менеджери особистої інформації тощо. Наприклад, базову систему введення-виведення інформації ВІОS* побудовано на програмованій мікросхемі. Вона є прикладом інструментального (допоміжного) засобу і може одночасно розглядатись як апаратний засіб (оскільки це мікросхема) та як операційний засіб (тому що вона програмована).

Операційні засоби докладно розглядаються в курсах інформатики і спецкурсах з програмування. Це програмні продукти, проектуванням яких займаються фахівці-програмісти. Для користувача, який ставить задачі й використовує здобуті результати, не суттєво, якими саме засобами виконувались окремі операції або розв'язувалась задача в цілому. Тому можна ввести поняття віртуальної (уявної) ЕОМ, що має певні можливості, які реалізуються сукупністю апаратних та інструментальних засобів й операційною системою.

Завдяки універсальності сучасні ЕОМ мають досить різноманітне застосування як засоби оброблення інформації та керування в автоматизованих системах у найвідповідальніших сферах сучасного життя: промисловості, торгівлі, економіці, законодавчих і виконавчих структурах тощо. Ось чому незалежно від сфери діяльності освіченому спеціалісту слід хоча б у загальних рисах розуміти, що і як відбувається в ЕОМ під час розв'язування поставленої задачі. Тому далі йтиметься про фізичне тіло обчислювальної системи: принцип дії, архітектуру та технічні можливості її апаратних засобів.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основи радіоелектроніки

Затверджено Міністерством освіти i науки України... Підручник для студентів вищих педагогічних...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Оброблення цифрової інформації

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

СПИСОК СКОРОЧЕНЬ
АЛП – арифметико-логічний пристрій АМ – амплітудна модуляція АРП – автоматичне регулювання АХ – амплітудна характеристика АЦП – а

ПЕРЕДМОВА
Політехнічна і практична спрямованість підготовки майбутніх учителів фізики значною мірою залежить від опанування ними необхідного обсягу знань та практичних умінь стосовно загальнотехнічних дисцип

Сигнали та їхні параметри.
Сигнал — це будь-який фізичний носій інформації, кількісні характеристики змінюються з часом. Це фізичний процес, здатний діяти на органи чуття людини або технічні пристрої (

Сигнали повідомлення
Реальні сигнали повідомлення (наприклад, електричні сигнали мови, музики, зображення) є випадковими неперіодичними функціями часу. Для спрощення аналізу вважаємо їx складними періодичними детерміно

Дискретизація аналогових сигналів повідомлення
Якщо аналогові сигнали, задані функцією , розглядати в кінцевому проміжку часу, то зовсім не обов'язково враховувати всю нес

Багатоканальна передача інформації
Розглянуті аналогові і цифрові сигнали повідомлення можуть бути використані для передачі по лінії зв'язку одночасно тільки одного повідомлення. Такий зв'язок називається однокана

Деталі й елементи радіоелектронних кіл
Будь-який складний радіоелектронний пристрій складається з обмеженого набору відносно простих деталей, які при з'єднанні утворюють електричні кола. Електричне коло — це сукупність з'єднаних

Схеми радіоелектронних пристроїв
Для побудови, аналізу й унаочнення радіоелектронних пристроїв користуються різноманітними схемами, найпоширенішими з яких є структурні, функціональні, принципові (повні), монтажні (

Аналіз властивостей радіоелектронних кіл
Існує кілька способів аналізу властивостей радіоелектронних кіл: аналітичні, графічні, графоаналітичні. Залежно від схеми, режиму її роботи, виду сигналу, цілей аналізу вибир

Чотириполюсника
Розглянемо навантажений чотириполюсник (див. рис. 2.6, б), в якому значення струму на виході замінимо за законом Ома . Тоді система рівнянь

Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням. Для визначення малосигнальних параметрів

Діелектричних матеріалів
Найпоширенішими радіодеталями як у дискретному, так і в інтегральному виконанні є резистори та конденсатори, які виготовляють з різноманітних провідникових матеріалів з використанн

Резистори
За зонною теорією провідності до напівпровідників належать речовини, в яких ширина забороненої зони не перевищує 3 еВ, або такі, питома електропровідність яких лежить у межах від 10

Електронно-дірковий перехід і його властивості. Напівпровідникові діоди
Розглянуті вище властивості однорідних напівпровідників використовуються лише для побудови напівпровідникових резисторів. Більшість же напівпровідникових приладів й елементів мікрое

Транзистори
Транзистором називають напівпровідниковий прилад, що має три виводи (електроди) і здатний підсилювати потужність сигналу. Назва приладу походить як словосполучення від двох англі

Електровакуумні прилади
Найпростіший електровакуумний прилад — діод (рис. 3.22, а) має вигляд балона, тиск повітря в якому не перевищує 10–7…10–8 мм. рт. ст., де знаходя

Чотириполюсники
Розглянуті в п. 3.5 та 3.6 активні елементи радіоелектронних кіл мають різну фізичну природу, будову і принцип дії, але в радіоелектронних пристроях вони виконують одну й ту саму фу

Транзисторів та електронних ламп
Режим роботи транзисторів й електронних ламп забезпечується початковим положенням РТ на їхніх ВАХ, яке визначається значеннями постійних напруг на електродах за відсутності сигналу.

Напівпровідникові інтегральні мікросхеми
Розглянуті радіодеталі – резистори, конденсатори, діоди, транзистори, електровакуумні прилади тощо – складають дискретну елементну 6азу радіоелектроніки. Кожна з цих деталей виготов

Мікроелектроніку
Підвищення рівня інтеграції мікросхем І пов'язане з ним зменшення розмірів елементів мають свої межі. Наприклад, Інтеграція більш як 10е елементів в 1 см3 кристала стає вже ек

Електронно-променеві прилади
Електронно-променевими називають електровакуумні прилади, в яких для перетворення сигналів інформації використовують потік електронів у вигляді гостро сфокусованого променя або пучка пром

Типи електричних фільтрів
Однією з поширених операцій, що виконуються в радіоелектронних колах, є виділення певного сигналу або частини його спектра з сукупності інших сигналів та завад. Для цього використо

Властивості найпростіших RС-елементів
Для виділення сигналів у найпростіших RС-фільтрах використовується залежність реактивного опору конденсатора, а разом із ним і коефіцієнта передачі чотириполюсника, від частоти. Для поліпшен

Вибірні властивості коливального контуру
Резонансні фільтри, або -фільтри, складають з коливальних контурів, тобто з каскадно з’єднаних реактивних елементів різного виду. В них заб

Загальна структура і типи підсилювачів
Підсилення — це найпростіший і базовий вид будь-яких перетворень електричних сигналів. Навіть у тих випадках, коли для виконання основної функції (наприклад, перетворення спектрів сигналів) досить

Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на

Резонансні підсилювачі
Ці підсилювачі найчастіше використовуються для виділення та підсилення радіочастотних сигналів. Це — суто вузькосмугові вибірні підсилювачі, основними параметрами яких є максимальний коефіцієнт під

Підсилювачі потужності
Ці підсилювачі призначені для забезпечення потрібної потужності сигналу на опорі навантаження при мінімальному значенні коефіцієнта нелінійних спотворень і максимальному ККД. Підсил

Підсилювачі постійного струму й операційні підсилювачі
Якщо миттєві значення сигналу змінюються дуже повільно, то нижня гранична частота смуги пропускання підсилювача має прямувати до нуля. З цією метою каскади підсилювачів з'єднують мі

Загальна структура і типи перетворювачів сигналів
Перетворення електричних сигналів поряд з їх виділенням та підсиленням є однією з основних функцій радіоелектроніки. Існує два виду перетворення сигналів: логічне перетворенн

Модуляція і схеми модуляторів
Модуляція — це процес, завдяки якому з використанням допоміжного коливання спектр керувального сигналу переноситься до ділянки вищих частот із метою здійснення багатоканальної передачі інфор

Демодуляція і схеми детекторів
За визначенням демодуляція (детектування) сигналу — це процес, зворотний його модуляції. Згідно з п. 6.1 детектування може відбуватися як у параметричних (синхронне детектува

Перетворення і множення частоти
Перетворення частоти — це лінійне перенесення спектра радіосигналу з однієї області частот в іншу, як правило, більш низькочастотну. При цьому форма обвідної модульованого сигналу та його

Логічні перетворення цифрових сигналів і базові логічні елементи
Логічні перетворювачі електричних сигналів є основою побудови всіх цифрових схем і пристроїв. За формальними ознаками вони підпадають під узагальнену структурну схему (див. рис. 6.1

Загальна структура і типи генераторів
Генератори електричних коливань перетворюють енергію джерела живлення на енергію змінного струму, частота якого визначається параметрами коливальної системи. Існують різні способи г

Автогенератори з коливальним контуром
Автогенератор із коливальним контуром — це резонансний підсилювач з колом 33, побудований за трансформаторною, автотрансформаторною або ємнісною схемами. Підсилювач може бути

Підсилювачах
Застосування автогенераторів з коливальним контуром має обмеження як при надвисоких частотах, так і при низьких. із зростанням частоти розміри коливальної системи зменшуються настіл

Генератори релаксаційних коливань
Генераторами релаксаційних коливань називають такі джерела періодичних імпульсних сигналів, в основі роботи яких лежить періодичне накопичення енергії від джерела постійного струму в ємно

Тригери
Тригером називають пристрій, що має два стійких стани рівноваги і здатний стрибком переходити з одного стану стійкої рівноваги в інший під дією зовнішнього (керувального) сигналу запуску.

Використовуваних радіочастот
Першим технічним застосуванням радіоелектроніки було передавання інформації на відстань за допомогою електромагнітних хвиль, або радіохвиль. Для його здійснення треба, утворити кана

Радіопередавачів
Структурні схеми радіопередавачів, їхні конструкції та принципові схеми значною мірою визначаються основними технічними показниками: призначенням і місцем експлуатації; потужністю сигналу в антені

Радіоприймачів
Усі радіоприймачі можна поділити на дві великі групи: побутові та професійні. Перші призначені для приймання програм радіомовлення і телебачення. Ними користується нас

Особливості побудови деяких елементів радіоприймачів
Ці особливості пов'язані з широкодіапазонністю радіоприймачів як за частотою, так i за динамічністю сигналів на вході. Висока якість приймання потребує в цих умовах зберіганн

Принципи телебачення
Сукупністъ оптичних, електронних i радіотехнічних пристроїв, за допомогою яких зображення перетворюєься на електричні сигнали, після чого вони передаються на відстань, синтезуються

Структурні схеми монохромних телевізорів
За принципом дії телевізійні приймачі можуть бути прямого підсилення i супергетеродинні. Вони можуть бути побудовані за дво- або одноканальною схемою. Із збільшенням кількості телев

Принципи радіолокації
Радіолокація — це галузь радіоелектроніки, за допомогою якої при використанні електромагнітного випромінювання виявляють, визначають місцеположення у просторі, напрямок i швидкістъ руху (

Радіолокація неперервним сигналом
Найперші РЛС були саме доплерівськими станціями неперервного випромінювання. Спрощену структурну схему такої станції показано на рис. 10.2. Станція складається з генератора високоча

Радіолокація імпульсним сигналом
На рис. 10.4 зображено спрощену структурну схему імпульсної РЛС. Її роботою керує генератор синхроімпульсів ГСІ. Від його дуже коротких імпульсів у вcix блоках РЛС починається відлі

Конструктивні особливості окремих елементів РЛС
Виявлення та визначення координат i параметрів руху об'єктів у просторі за допомогою електромагнітних хвиль — досить складна суперечлива технічна проблема, однією з основних умов ус

Апаратні засоби ЕОМ
Будь-яка ЕОМ складається з електронних операційних пристроїв, що виконують операції, задані програмою, і генерують, транспортують та перетворюють електричні імпульси, якими позначен

Комп’ютерні мережі
З'єднання кількох комп’ютерів у систему значно розширює можливості користувачів. Для організації комп’ютерної мережі в кожному комп’ютері встановлюється спеціальна плата — мережний адаптер. У мереж

Основні типи комп’ютерів
Практично всі типи ЕОМ побудовано за принципами і схемою, розглянутими вище. Проте залежно від конкретних сфер застосування вони різняться кількісними характеристиками, структурою а

Основні операційні елементи обчислювальної техніки
Як зазначено при розгляді апаратних засобів обчислювальних систем, оброблення цифрової інформації полягає у виконанні елементарних операцій з електричними імпульсами, що відтворюють

Питания радіоелектроніки в курсі фізики i спецкурсах
Вивченню питань радіоелектроніки в структурі базового курсу фізики приділяється значна увага. В шести великих розділах завершального ступеня навчання i майже десяти лабораторних роб

Радіоелектроніка у кабінеті фізики i засобах навчання
Кабінет фізики сучасної загальноосвітньої школи досить насичений радіоелектронною апаратурою та обладнанням. Його можна поділити на такі основні групи: навчальні моделі для вивчення

Радіоелектроніка в позакласній роботі
Через те, що радіоелектроніка оточує нас у повсякденному житті, завдяки багатьом своїм загадковим явищам та ефектам i різноманітності застосування вона викликае жвавий інтерес навит

Елементи радіоелектроніки в технічній творчості школярів
Однією з найбільш гнучких та ефективних форм опанування теоретичних знань радіоелектроніки i набуття практичних навичок школярами є фізико-технічний гурток або факультатив, що пєедн

ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.Алгинин Б. Е. Кружок электронной автоматики.— М.: Просвещение, 1990. —192 с. 2.Бобровников Л. 3. Радиотехника и электроника. — М.: Недра,