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:

• УВХ

• Усилитель – до АЦП

• 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

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

Полосовой фильтр (Фильтр верхних частот ) применяют чтобы удалить то, что выходит за пределы половины частоты дискретизации

Если фильтр не отрежет частоты , то произойдет наложение

Фильтрация – это умножения спектра на передаточную функцию. Поскольку фильтр не бесконечный, то происходит просачивание в область низких частот

Предварительная обработка – обработка после оцифровки , но до анализа

• Усиление

• Фильтрация

• Сжатие

• Удаление тренда - удаление низкочастотной составляющей

• Сглаживание – удаление высокочастотной составляющей

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.

Классификация запоминающих устройств

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)

Классификация запоминающих устройств

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.