2. Логарифмическая шкала, децибелы

Диапазон мощностей, напряжений и токов, встречающихся в радиотехнике, слишком широк, чтобы выражать их в линейном масштабе. Поэтому на практике пользуются логарифмической шкалой, где основной единицей является децибел (1дБ равен 0,1 Б). Децибел определяет не величину мощности, напряжения или тока, а отношение между двумя значениями каждой из этих величин, при этом для соблюдения точности необходимо, чтобы эти две величины сравнивались при одинаковых значениях импеданса. Отношение выходной мощности усилителя ко входной, традиционно задается [1] в логарифмической величине - децибел:

G(dB)=10 log(P_out /P_in).

Переход к логарифмическим функциям можно обосновать рядом причин:

1. возможностью на сравнительно небольшом пространстве графика показывать большой диапазон значений величин; ниже показано два графика , первый с равномерной шкалой , второй с логарифмической

Рисунок 17. Некоторые параметры звуковых волн в воздухе

2. операции умножения коэффициентов заменять операцией сложения, как например на логарифмической линейке, которая в прошлом очень часто использовалась инженерами для вычислений, но была заменена калькулятором и ЭВМ;

3. логарифмической зависимостью ощущения громкости звука от звукового давления, например при увеличении звукового давления в 2 раза мы ощутим увеличение громкости в 0,3 раз [6], здесь берется логарифм без множителя 10.

Децибелы можно представить как десятичный порядок отношения чисел, увеличенный в 10 раз. Некоторое представление об этом дает таблица 1.

Таблица 1 Значения децибел G для некоторых значений отношения K двух чисел

K	10-2	0,1	0,25	0,5	1	1,5	2	3	4	5	10	102	103	104
G(dB)	-20	-10	-6	-3	0	1,76	3	4,7	6	7	10	20	30	40

Поскольку мощность P = U² ∙R, то при задании усиления по напряжению в децибелах справедлива формула

G(dB)=10 log(P_out /P_in)= 10 log(U²_out ∙R/( U² _in ∙R))= 20 log(U_out / U _in). Можно задавать коэффициент усиления и как обычное отношение не в децибелах.

Билет 4

1. Архитектура как совместимость с кодом Архитектура процессора — количественная составляющая компонентов микроархитектуры вычислительной машины (процессора компьютера) (например, регистр флагов илирегистры процессора), рассматриваемая IT-специалистами в аспекте прикладной деятельности. С точки зрения программиста — совместимость с определённым набором команд (например, процессоры, совместимые с командами Intel х86), их структуры (например, систем адресации или организации регистровой памяти) и способа исполнения (например, счетчик команд). Наверняка вы часто встречались с термином «x86», или «Intel-совместимый процессор» (или «IBM PC compatible» — но это уже по отношению к компьютеру). Иногда также встречается термин «Pentium-совместимый» (почему именно Pentium — вы поймете сами чуть позже). Что за всеми этими названиями скрывается на самом деле? На данный момент наиболее корректно с точки зрения автора выглядит следующая простая формулировка: современный x86-процессор — это процессор, способный корректно исполнять машинный код архитектуры IA32 (архитектура 32-битных процессоров Intel). В первом приближении это код, исполняемый процессором i80386 (известным в народе как «386-й»), окончательно же основной набор команд IA32 сформировался с выходом процессора Intel Pentium Pro. Что означает «основной набор» и какие есть еще? Для начала ответим на первую часть вопроса. «Основной» в данном случае означает то, что с помощью исключительно этого набора команд, может быть написана любая программа, которая вообще может быть написана для процессора архитектуры x86 (или IA32, если вам так больше нравится). Кроме того, у архитектуры IA32 существуют «официальные» расширения (дополнительные наборы команд) от разработчика самой архитектуры, компании Intel: MMX, SSE, SSE2 и SSE3. Также существуют «неофициальные» (не от Intel) расширенные наборы команд: EMMX, 3DNow! и Extended 3DNow! — их разработала компания AMD. Впрочем, «официальность» и «неофициальность» в данном случае понятие относительное — де-факто все сводится к тому, что некоторые расширения набора команд Intel как разработчик изначального набора признает, а некоторые — нет, разработчики же программного обеспечения используют то, что им лучше всего подходит. В отношении расширенных наборов команд существует одно простое правило хорошего тона: прежде чем их использовать, программа должна проверить, поддерживает ли их процессор. Иногда отступления от этого правила встречаются (и могут приводить к неправильному функционированию программ), но объективно это является проблемой некорректно написанного программного обеспечения, а не процессора. Для чего предназначены дополнительные наборы команд? В первую очередь — для увеличения быстродействия при выполнении некоторых операций. Одна команда из дополнительного набора, как правило, выполняет действие, для которого понадобилась бы небольшая программа, состоящая из команд основного набора. Опять-таки, как правило, одна команда выполняется процессором быстрее, чем заменяющая ее последовательность. Однако в 99% случаев, ничего такого, чего нельзя было бы сделать с помощью основных команд, с помощью команд из дополнительного набора сделать нельзя. Таким образом, упомянутая выше проверка программой поддержки дополнительных наборов команд процессором, должна выполнять очень простую функцию: если, например, процессор поддерживает SSE — значит, считать будем быстро и с помощью команд из набора SSE. Если нет — будем считать медленнее, с помощью команд из основного набора. Корректно написанная программа обязана действовать именно так. Впрочем, сейчас практически никто не проверяет у процессора наличие поддержки MMX, так как все CPU, вышедшие за последние 5 лет, этот набор поддерживают гарантированно. Для справки приведем табличку, на которой обобщена информация о поддержке различных расширенных наборов команд различными десктопными (предназначенными для настольных ПК) процессорами. На данный момент всё популярное десктопное программное обеспечение (операционные системы Windows и Linux, офисные пакеты, компьютерные игры, и прочее) разрабатывается именно для x86-процессоров. Оно выполняется (за исключением «дурно воспитанных» программ) на любом x86-процессоре, независимо от того, кто его произвел. Поэтому вместо ориентированных на разработчика изначальной архитектуры терминов «Intel-совместимый» или «Pentium-совместимый», стали употреблять нейтральное название: «x86-совместимый процессор», «процессор с архитектурой x86». В данном случае под «архитектурой» понимается совместимость с определённым набором команд, то есть, можно сказать, «архитектура процессора с точки зрения программиста». Есть и другая трактовка того же термина.