6. Многоканальное устройство ввода данных, цифровой сигнал, теорема Найквиста, фильтрация.

Многоканальное устройство ввода данных Что вводим: Сигнал от 0,1 до …..10 ГГц , каналов от 2 ..до 256, уровней квантования от 8 до 32 бит

Проблемы: Задержка между каналами; Слабый сигнал; Сильная помеха (низкое отношение сигнал/шум); Сильная наводка; Нехватка каналов для ввода

Причины: Отсутствие устройства выборки-хранения; Отсутствие усилителя; Отсутствие фильтров; Наводки электрической сети

Решения проблем: Устройство Выборки и Хранения; Усилитель – до Аналого-цифрового преобразования; Аналоговые фильтры, цифровые фильтры; Использование UPS; Передача разных данных в одном канале с помощью модуляции.

Аналоговый сигнал – непрерывный по времени и по уровням

Дискретный сигнал – дискретный по времени и непрерывный по уровням

Квантованный сигнал – непрерывный по времени и дискретный по уровням

Цифровой сигнал – дискретный по времени и уровням. Цифровой сигнал – сигналы представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе вся емкость коммуникационного канала используется для передачи одного сигнала. Цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Полоса пропускания — это разница между максимальной и минимальной частотой, которая может быть передана по кабелю. Каждое устройство в таких сетях посылает данные в обоих направлениях, а некоторые могут одновременно принимать и передавать.

Многоканальное устройство ввода данных

Аналоговый Сигнал поступает на вход полосового фильтра

Устройство выборки хранения выполняет захват всех каналов (дискретизация по времени)

Аналого-цифровое преобразование квантует сигнал по уровням

Цифровая обработка выполняется в компьютере

Цифро-аналоговое преобразование создает аналоговый сигнал (не сглаженный)

Реконструирующий фильтр сглаживает сигнал

При оцифровке возникает шум С/Ш=6,02 n + lg(1,5) – n – число бит на представление. Динамический диапазон 6 дБ – на бит 10 бит – 60 дБ, 16 бит – 90 дБ

Частота дискретизации – частота, с которой сигнал может быть выбран – ограничение скоростью квантования отсчетов АЦП. 1/ Скорость квантования = макс. Частота дискретизации

Теорема Найквиста (Котельникова)

Сигнал может быть восстановлен без потери точности, если максимальная его частота не превышает половины Частоты дискретизации

7. Запоминающие устройства. Классификация. Сеть хранения данных.

Запоминающее устройство — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных.

Классификация запоминающих устройств

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

• Постоянные ЗУ (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, BIOS). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

• Записываемые ЗУ (ЗЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).

• Многократно перезаписываемые ЗУ (МПЗУ) (например, CD-RW).

• Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки.

По типу доступа ЗУ делятся на:

• Устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).

• Устройства с произвольным доступом (RAM) (например, оперативная память).

• Устройства с прямым доступом (например, жесткие магнитные диски).

• Устройства с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности БД)

По физическому принципу:

• перфорационные (с отверстиями или вырезами) (перфокарта, перфолента)

• с магнитной записью

ферритовые сердечники

магнитные диски Жесткий магнитный диск, Гибкий магнитный диск, магнитные ленты

магнитные карты

• оптические (CD, DVD, HD-DVD)

• магнитооптические CD-MO

• использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);

• использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память)

• звуковые и ультразвуковые (линии задержки);

• использующие сверхпроводимость (криогенные элементы);

• другие.

По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.

Цифровые запоминающие устройства — устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде.

Сеть хранения данных, СХД (Storage Area Network, SAN) — архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические приводы к серверам таким образом, чтобы операционная система распознала подключенные ресурсы как локальные. Используются протоколы Fibre Channel, iSCSI

Сетевые хранилища данных (Network Attached Storage, NAS) - предоставление доступа к хранящимся на их файловой системе данным при помощи сетевой файловой системы (NFS, SMB/CIFS).