ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ ФИЗИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭВМ
Физическими аналогами знаков 0 и 1 двоичного алфавита служат сигналы, способные принимать два хорошо различимых значения, например, напряжение (потенциал) высокого и низкого уровней, отсутствие и наличие электрического импульса, противоположные по знаку значения магнитной индукции и т. п.
В схемах цифровых устройств переменные и соответствующие им сигналы изменяются не непрерывно, а лишь в дискретные моменты времени, обозначаемые целыми неотрицательными числами: 0, 1, 2, . 1 . Временной интервал между двумя соседними моментами дискретного времени называется тактом.
Как правило цифровые устройства содержат специальный блок (генератор тактовых импульсов), вырабатывающий синхронизирующие сигналы (СС), отмечающие моменты дискретного времени (границы тактов).
В цифровых вычислительных устройствах обычно применяют потенциальный и импульсный способы физического представления информации.
Рис. 2.1. Способы представления цифровой информации:
а) — сигналы потенциального типа; б) — сигналы импульсивного типа
При потенциальном способе (рис 2.1, а) двум значениям переменной 1 и 0 соответствуют разные уровни напряжения в соответствующей точке схемы машины (потенциальный код). Потенциальный сигнал сохраняет постоянный уровень в течение такта, а его значение в переходные моменты не является определенным.
При импульсном способе представления информации (рис. 2.1,б) единичное и нулевое значения двоичной переменной отображаются наличием и отсутствием электрического импульса или разнополярными импульсами в соответствующей точке схемы (импульсный код).Импульсный сигнал можно характеризовать амплитудой Um, продолжительностью импульса по основанию tосн, длительностью фронта tфр и среза tcp
Аналогичные понятия могут быть применены к потенциальному сигналу (рис. 2.1, а). Потенциальный сигнал характеризуется, кроме того, разностью Uc верхнего и нижнего уровней напряжения. Понятия фронта и среза у потенциального сигнала всегда связаны с процессом перехода соответственно от нижнего к верхнему и от верхнего к нижнему уровню напряжений.
В соответствии с типом используемых сигналов для представления информации схемы цифровых устройств принято делить на импульсные, потенциальные и импульсно-потенциальные.
Слово может быть представлено последовательным или параллельным кодом.
При последовательном коде каждый временной такт предназначен для отображения одного разряда кода слова (рис. 2.2). В этом случае все разряды слова фиксируются по очереди одним и тем же элементом и проходят через одну линию передачи информации.
При параллельном коде все разряды двоичного кода слова представляются в одном временном такте, фиксируются отдельными элементами и проходят через отдельные линии, каждая из которых служит для представления и передачи только одного разряда слова.
При параллельной передаче информации код слова развертывается не во времени, а в пространстве, так как значения всех разрядов слова передаются по нескольким линиям одновременно (рис. 2.3).
Рис. 2.2. Последовательный импульсный код (в)
и последовательный потенциальный код (б)
Рис. 2.3. Параллельный импульсный код (а)
и параллельный потенциальный код (б)
В зависимости от применяемого кода устройства вычислительной техники называются последовательными или параллельными. При использовании последовательного кода все операции, в том числе передача слов из одного узла в другой, производятся поочередно для каждого разряда слова, и поэтому последовательные устройства работают медленнее, чем параллельные.
В современных ЭВМ основные устройства, участвующие в обработке информации, для достижения высокого быстродействия строятся как параллельные, хотя они и требуют большего объема аппаратуры. Для экономии оборудования в некоторых устройствах применяют последовательно-параллельный код, при котором слова разбиваются на части (слоги) и передача, а иногда и обработка производятся последовательно слог за слогом. При этом каждый слог представляется параллельным кодом.
Источник
Способы представления сигналов
Способы представления сигналов электросвязи представлены рисунком 8.
Рисунок 8 — Способы представления сигналов
Временная диаграмма представляет собой график зависимости какого либо параметра сигнала (например, напряжения или тока) от времени (рисунок 9). На временной диаграмме сигнала можно наблюдать форму сигнала. Временную диаграмму (осциллограмму) можно визуально наблюдать с помощью специального измерительного прибора — осциллографа.
Рисунок 9 — Временные диаграммы сигналов
Векторная диаграмма используется при изучении процессов связанных с изменением фазы сигнала (например, при фазовой модуляции). В данной диаграмме сигнал представляется вектором, длина которого пропорциональна амплитуде сигнала, а угол наклона относительно исходного вектора показывает фазу сигнала (рисунок 10).
Рисунок 10 — Векторная диаграмма сигнала
В геометрической диаграмме сигнал представляется в виде геометрического фигуры. Данная диаграмма может быть использована при визуальном представлении объема сигнала.
Спектральная диаграмма представляет собой график распределения энергии (спектр амплитуд) или фаз (спектр фаз) сигнала по частотам. Более подробно данный способ представления сигналов будет описан ниже. Данные диаграммы можно наблюдать с помощью специального измерительного прибора — анализатора спектра .
Математические модели сигналов
Математической моделью сигнала называется математическое выражение, по которому можно определить значения сигнала в любой момент времени.
Математические модели необходимы для изучения сигналов и моделировании электрических цепей.
Математическая модель может быть задана формулой (рисунок 11а) либо математическим условием (рисунок 11 б)
Рисунок 11 — Способы задания математических моделей
Приведенные выше сигналы являются простыми по форме. Сложные сигналы описать подобными выражениями нельзя. Математическую модель таких сигналов можно записать в виде ряда:
где ak — коэффициенты пропорциональности;
?k (t) — элементарные базисные функции.
т. е. сложный сигнал можно представить в виде суммы элементарных (простейших) базисных функций (сигналов) амплитуда которых будет зависеть от значений описываемого сигнала. Например, нужно описать сигнал u(t) представленный на рисунке 12. Возьмем в качестве базисных функций прямоугольные импульсы, сдвинутые один относительно другого на длительность импульса ? и имеющие единичную амплитуду. Затем амплитуды этих импульсов уменьшим до мгновенных значений описываемого сигнала в каждый конкретный момент времени. Значение амплитуды в этом случае будет являться коэффициентом пропорциональности (ak). Таким образом, сигнал будет представлен множеством импульсов с различными амплитудами и сигнал может быть представлен записанным выше рядом. Точность описания сигнала определяется количеством слагаемых ряда и формой базисных функций: чем больше нужна точность сигнала, тем больше слагаемых должен иметь ряд (необходимо уменьшать длительность импульсов). В качестве базисных функций могут быть
Рисунок 12 — Представление сложного сигнала базисными функциями
использованы любые функции, но при этом они должны быть обязательно простыми. Наиболее удобными в описании и техническом получении являются гармонические функции. При их использовании любой сигнал может быть описан рядом Фурье.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Потенциальный способ
Потенциальный способ заключается в том, что О или 1 передается сигналом неограниченной длительности. Сигналы 0 и 1 могут быть заданы двояко. [1]
При потенциальном способе двум значениям переменной 0 и 1 соответствуют высокий и низкий уровни напряжения в соответствующей точке схемы машины ( потенциальный код) Потенциальный сигнал сохраняет постоянный уровень ( нулевой или единичный) в течение периода представления информации ( такта), а его значение в переходные моменты не является определенным. [3]
При потенциальном способе значениям двоичных переменных 0 и 1 соответствует отсутствие или наличие постоянных электрических напряжений в течение всего рабочего такта. Неограниченная длительность сигнала является отличительной особенностью потенциального способа. На рис. 12.1, б показан пример представления двоичных сигналов потенциального типа. Здесь логической единице соответствует положительный уровень напряжения. Видно, что потенциальный сигнал сохраняется неизменным до тех пор, пока значение двоичной переменной не изменится. [5]
При потенциальном способе двум значениям переменной нуль и единица соответствуют разные уровни напряжения. [6]
При потенциальном способе представления информации ( рис. 3 — 1, а) легко реализуется операция конъюнкции. На рис. 3 — 6 показан клапан И для потенциальных сигналов положительной полярности. [7]
При потенциальном способе отображения код единицы — это высокий уровень напряжения, а код нуля — отсутствие сигнала или низкий его уровень. Уровень напряжения не меняется в течение всего такта работы машины. Форма и амплитуда сигнала при этом во внимание не принимаются, а фиксируется лишь сам факт наличия или отсутствия потенциала. [8]
Одним из наиболее потенциальных способов снижения издержек и увеличения производственной мощности предприятия является рационализация планировки предприятий. Тем не менее руководство фирм и предприятий часто бывает настроено против каких-либо изменений в существующей планировке, так как это сопряжено с затратой времени и средств на передвижение тяжелых машин и оборудования. Даже в случае быстрого возмещения расходов такие затраты капитала многим управляющим, особенно руководителям мелких участков, представляютсях сомнительными. [9]
Помимо фазового, возможен потенциальный способ управления тиристорами. В этом случае в течение всего зарядного цикла на тиристоры подают постоянный управляющий потенциал, который приводит к открыванию тиристоров, как только полярность напряжения на анодах становится положительной. Здесь не требуется фазовой синхронизации с сетью, однако передача длинных импульсов ( доли и единицы секунд) через импульсный трансформатор на последовательно включенные тиристоры практически не осуществима. [10]
Ставка делается на идентифицировании потенциальных способов , при помощи которых компания может дифференцировать себя в каждом сегменте продукции или потребителей. Хотя источники дифференциации могут варьироваться в широких пределах, начиная от уникальных навыков и умений и ТОП-характеристик до рыночной позиции ( рыночной доли и репутации), непосредственная реализация дифференцирующих альтернатив связана с разработкой конкретных способов, позволяющих привлекать и удерживать потребителей. [12]
Блихом, является одним из потенциальных способов охлаждения . Этот метод носит региональный характер и не может иметь повсеместного распространения. [13]
Источник питания может быть как постоянного тока в случае потенциального способа представления числа , так и импульсный в случае импульсно-кодового представления числа. [15]
Источник
Представление информации физическими сигналами
Страницы работы
Содержание работы
Представление информации физическими сигналами.
Сигналы в ЦВМ принято подразделять на два вида: потенциальные и импульсные.
При потенциальном способе представления информации (рис.3.3) двум значениям двоичной переменной соответствуют разные уровни напряжения (потенциала), которое сохраняет-ся в течение всего периода представления информации (такта).
Рис.3.3. Потенциальный способ представления информации в системе высоких потенциалов (СВП)
Иначе говоря, потенциальный сигнал сохраняется неизмен-ным до тех пор, пока значение двоичной переменной не изме-нится.
Сигналы 0 и 1 могут быть заданы двояко.
В системе низких потенциалов (СНП) 1 задается более низким уровнем потенциала, чем 0, а в системе высоких потенциалов (СВП) 1 задается более высоким, более поло-жительным уровнем потенциала, чем 0.
Потенциальный сигнал характеризуется разностью 
верх-него 
и нижнего 
уровней напряжения, временем на-растания импульса 
(фронтом) и временем спада импульса 
(спадом).
Обычно низкое напряжение соответствует двоичному «нулю», а высокое напряжение — двоичной «единице».
При импульсном способе представления информации (рис.3.4) единичное и нулевое значения двоичной переменной изображаются наличием и отсутствием электрического импульса в период представления информации.
Рис.3.4. Импульсный метод представления информации в СВП
Применяется также импульсный способ, когда 1 задается импульсом положительной полярности, а 0 — импульсом отри-цательной полярности (в СНП — наоборот).
Импульсный сигнал характеризуется амплитудой 
, про-должительностью импульса по основанию 
, а также фрон-том и спадом .
Используется, кроме того, метод задания численной инфор-мации смешанным потенциально-импульсным способом, когда в одной схеме обрабатываются два типа сигналов одновре-менно.
Динамический способ задания информации — когда 1 пе-редается электрическими сигналами синусоидальной или пи-лообразной формы, а 0 — их отсутствием.
В ЦВМ двоичное слово может быть представлено последо-вательным или параллельным способом (последовательным или параллельным кодом).
При последовательном способе представления информа-ции в каждый временной такт отображается один разряд двоичного слова (рис.3.5).
Рис.3.5. Последовательное представление двоичного слова
В этом случае все разряды слова поступают по очереди на один и тот же элемент ЦВМ и все проходят через один канал передачи информации.
Обработка чисел производится последовательно разряд за разрядом, причем в каждый такт времени обрабатывается только один разряд.
При параллельном способе представления информации (рис.3.6) все разряды двоичного слова появляются и обраба-тываются одновременно в течение одного временного такта.
В этом случае каждый разряд двоичного слова поступает на свой обрабатывающий элемент. Количество этих элемен-тов равно количеству разрядов слова, поступивших каждый по своему каналу передачи информации.
Если при последовательной передаче информации код сло-ва развертывается во времени, то при параллельной — в про-странстве.
Устройства ЦВМ, в зависимости от применяемого кода, называются последовательными или параллельными.
Рис.3.6. Параллельное представление двоичного слова
При использовании последовательного кода все операции производятся поочередно для каждого разряда слова, поэтому последовательные устройства требуют на обработку слова больше времени, чем параллельные.
В современных ЦВМ основные устройства, участвующие в обработке информации, для достижения высокого быстро-действия строятся как параллельные, хотя они и требуют большего объема аппаратуры. Для экономии оборудования в некоторых устройствах применяют последовательно-парал-лельный код, при котором слова разбиваются на части (слоги) и обработка производится последовательно слог за слогом, причем каждый слог обрабатывается параллельно.
Источник
