Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład 4 Teoria informacji - nauka źródło cyfrowe (dyskretne) – kodowanie źródła nazywane zagęszczaniem – może być stratne lub bezstratne źródło analogowe.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład 4 Teoria informacji - nauka źródło cyfrowe (dyskretne) – kodowanie źródła nazywane zagęszczaniem – może być stratne lub bezstratne źródło analogowe."— Zapis prezentacji:

1

2 Wykład 4

3 Teoria informacji - nauka źródło cyfrowe (dyskretne) – kodowanie źródła nazywane zagęszczaniem – może być stratne lub bezstratne źródło analogowe – kompresja danych – jest zawsze stratna szyfrowanie – zamaskowanie dla nieuprawnionego odbiorcy

4 Źródło informacji Koder kompresji Koder zagęszczania Strumień bitów Koder szyfrowania Dekoder szyfrowania Dekoder zagęszczania Dekoder kompresji Zrekonstruowany sygnał Kanał NADAJNIK Odbiornik koder źródła dekoder źródła

5 Oprócz kodowania i dekodowania źródła odbywa się również kodowanie i dekodowanie kanału dostosowanie szybkości przesyłu do pojemności kanału Jeśli kanały są analogowe to konieczna jest jeszcze modulacja i demodulacja

6 Źródło informacji analogowe Koder źródła Koder kanału Modulator Kanał Informacja odebrana A Dekoder źródła Dekoder kanału Demodulator Źródło informacji cyfrowe Informacja odebrana D A A D D D D A A D

7 Telekomunikacja analogowa i cyfrowa

8 Projektowanie systemu teleinformatycznego Znane są: źródło, kanał, użytkownik Zadania projektanta: –pobranie sygnału informacyjnego –przetworzenie sygnału –przesłanie –wytworzenie estymaty sygnału –CENA!!! przystępna

9 System analogowy (tradycyjna telekomunikacja) – przetworzenie sygnału analogowego na inny analogowy optymalny dla transmisji - – znalezienie jego charakterystyki i dokonanie powierzchownej zmiany, by dopasować do kanału i potem odtworzyć z wystarczającą jakością dużo prostszy – sygnały analogowe a więc tylko modulacja i demodulacja analogowa czyli:

10 Systemy cyfrowe Bloki funkcjonalne –koder-dekoder źródła koder-dekoder kompresji koder-dekoder zagęszczania koder-dekoder szyfrowania –koder-dekoder kanału –modulator – demodulator (jeśli transmisja analogowa) Trudna realizacja tych etapów Bogactwo elektroniki –coraz tańsza

11 Zadanie projektanta systemu cyfrowego: poszukiwanie skończonego zbioru sygnałów dopasowanych do charakterystyki kanału, by nie były wrażliwe na niedoskonałości kanału (szumy) przestrzeganie standardów (protokołów)

12 Sieć teleinformatyczna definicja - funkcjonowanie Sieć to połączenie skończonej liczby węzłów (inteligentnych – przetworniki, komputery, procesory) Rolą węzłów jest kierowanie danych Do węzłów dołączone stacje Komutacja kanałów międzywęzłowych stanowi o połączeniu dwóch stacji

13 Cechy sieci Właściwy podział zasobów Efektywność Otwarcie technologiczne (możliwość rozbudowy wprowadzania nowych standardów technologicznych)

14 Komutacja zestawienie połączenia międzywęzłowego między nadawcą i odbiorcą, zestawienie musi zostać potwierdzone zanim rozpocznie się transmisja (niekiedy tylko na krótkim odcinku) ważne prawidłowe wykorzystanie zasobów i pasma

15 Komutacja kanałów – przyznanie stałe zasobów – nawet jeśli brak przepływu informacji - synchroniczna Komutacja pakietów – oszczędniejsze – na zasadzie zapotrzebowania - asynchroniczna Typy komutacji

16 Pakiety PAKIET – każda informacja zostaje podzielona na porcje – pakiety pakiety są łączone u odbiorcy dostosowanie do środowiska teleinformatycznego – przepływ informacji impulsowy

17 Sieci teleinformatyczne Stacje są komputerami Architektura warstwowa – hierarchia warstw zagnieżdżanych

18 Komutacja Komutacja kanałów Komutacja pakietów Komutacja komunikatów

19 Komutacja kanałów - aby przenieść dane z jednego węzła sieci do drugiego, tworzone jest połączenie dedykowane między tymi systemami. Wszystkie dane przenoszone są tą samą drogą. Sieci tego typu są użyteczne przy dostarczaniu informacji, które muszą być odbierane w takiej kolejności, w jakiej zostały wysłane. Przykłady sieci korzystających z komutacji kanałów : Analogowa linia telefoniczna ATM - Asynchronous Transfer Mode ISDN Linia dzierżawiona T1 (amerykański system telekomunikacyjny)

20 Komutacja pakietów - każda indywidualna pojedyncza ramka może iść inną ścieżką do miejsca przeznaczenia. Ramki mogą, lecz nie muszą być odbierane w kolejności nadawania. Przykłady sieci korzystających z komutacji pakietów : Ethernet 100VG-ANYLAN FDDI Frame relay i X.25

21 Jeżeli na drodze informacji jest kilka urządzeń, to pierwsze urządzenie tworzy połączenie z następnym i przesyła całą wiadomość. Po zakończeniu transmisji, połączenie zostaje przerwane i drugie urządzenie powtarza cały proces. Choć wszystkie dane wędrują tą samą drogą, jedynie jedna część sieci jest wydzielona do dostarczania danych w określonym czasie. Komutacja komunikatów

22 Komutacja kanałów Komutacja pakietów całość synchronicznie pakiet1 pakiet2 …odstęp.. całość synchronicznie Komutacja komunikatów

23 Podstawy techniki cyfrowej Technika cyfrowa jest to technika wytwarzania, przesyłania i przetwarzania sygnałów cyfrowych; Stosowana: - w komputerach - przetwarzaniu i zapisie dźwięku i obrazu (cyfrowy magnetofon i gramofon, cyfrowa radiofonia i telewizja, cyfrowy aparat fotograficzny) - w telekomunikacji

24 Wytwarzanie cyfrowych sygnałów wyjściowych jako odpowiedzi na cyfrowe sygnały wejściowe Na przykład: Sumator przetwarza doprowadzone do wejść dwie liczby 16-bitowe na 16-bitową sumę tych liczb oraz bit przeniesienia. Istota techniki cyfrowej

25 porównanie dwóch liczb w celu sprawdzenia, która z nich jest większa porównanie zestawu sygnałów wejściowych z sygnałem pożądanym w celu sprawdzenia, czy podzespoły weszły w tryb normalnej pracy, dołączenia do liczby " bitu parzystości " tak, aby całkowita liczba jedynek w reprezentacji liczby była parzysta, na przykład przed transmisją przez łącze; następnie parzystość może być sprawdzona przy odbiorze, co daje prostą kontrolę poprawności transmisji (CRC), pobranie pewnych liczb binarnych i ich wyświetlenie, Inne zadania:

26 Informacja może podlegać zmianom –powielanie - jest to zwielokrotnianie informacji; –tłumienie – ograniczanie rozprzestrzeniania się informacji; –zakłócenie - zmiana jakości przekazywanej informacji. Możemy wyróżnić: –informację analogową (ciągłą); –informację dyskretną (cyfrową).

27 Informacja analogowa U(t) t U max 0 U = U (t) Zbiór wartości zmieniających się od 0 do U max Maszyna analogowa we wy

28 Informacja cyfrowa (dyskretna) U(t) t U max 0 U U = ( U, 2 U, 3 U) U – kwant wartości Maszyna cyfrowa D D D a/d A d/a A D

29 Informacja cyfrowa Informacją cyfrową nazywamy zbiór słów cyfrowych odzwierciedlających jakiś stan. Słowo cyfrowe jest to dowolny ciąg znaków 0 lub 1 Długość słowa Symbolika Nazwa a 0 a 3...a 0 a a 0 a a 0 a a 0 a a 0 bit tetrada bajt słowo 16-bitowe, słowo dwusłowo słowo 64-bitowe, czterosłowo

30 Binarny system liczbowy 2Binarny system liczbowy opiera się na liczbie 2 01System binarny (dwójkowy) oparty jest o cyfry 0 i 1; 0 L1 HUkład binarny nadaje się do odzwierciedlenia dwóch stanów z których 0 odpowiada stanowi niskiemu oznaczanemu w technice cyfrowej L, a stan 1 odpowiada stanowi wysokiemu H; Stany te nadają się do reprezentowania dwóch stanów napięcia występującego w układach elektrycznych

31 Klasyfikacja sygnałów analogowe: nieprzerwane w dziedzinie czas u i amplitudy próbkowane: przerywan e na osi czasu; na osi amplitudy przyjmuj ą dowolną wartość kwantowane: nieprzerwane w czasie; przyjmuj ą ściśle określone poziomy amplitudowe 0cyfrowe: dyskretne, czyli nieciągłe w czasie; nieciągłe w amplitudzie np. binarne (dwójkowe) czyli przyjmujące dwie określone wartości w określonych momentach (chwilach) czasowych; sygnał cyfrowy może mieć wartość amplitudy 0 [V] (niski potencjał), bądź +U [V] (wysoki potencjał), konwencja 0 sygnałowi 0 [V] przypisuje się cyfrę "0", 1 sygnałowi +U [V] cyfrę "1" (konwencja dodatnia, pozytywna).

32 Układy logiczne nDowolny układ logiczny może mieć n wejść i co najmniej jedno wyjście. Może realizować podstawowe, czy też bardziej złożone funkcje algebry Boolea. Niezależnie od konstrukcji wewnętrznej układu zależność pomiędzy stanem wyjścia układu, a stanami wejść można opisać: tablicy prawdy –za pomocą tablicy prawdy –analitycznie za pomocą wyrażenia algebraicznego Układ logiczny wyjściewejścia

33 Układy – układy kombinacyjne – układy sekwencyjne – układy asynchroniczne – układy synchroniczne

34 układem kombinacyjnym nazywamy taki układ cyfrowy, w którym stan wejść jednoznacznie określa stan wyjść układu układem asynchronicznym nazywamy taki układ cyfrowy, dla którego w dowolnym momencie jego działania stan wejść oddziałuje na stan wyjść. układem sekwencyjnym nazywamy taki układ cyfrowy, w którym stan wyjść zależy od stanu wejść oraz od poprzednich stanów układu. układem synchronicznym nazywamy taki układ cyfrowy, dla którego stan wejść wpływa na stan wyjść w pewnych określonych odcinkach czasu zwanych czasem czynnym, natomiast w pozostałych odcinkach czasu zwanych czasem martwym stan wejść nie wpływa na stan wyjść.

35 Wszystkie mogą być wykonane za pomocą urządzeń zwanych bramkami, które realizują działania algebry Boole`a w dziedzinie układów dwustanowych (binarnych). Sygnały (stany) wyjściowe są zdeterminowanymi funkcjami sygnałów (stanów) wejściowych. Układy kombinacyjne sumatory; komparatory; dekodery, kodery, transkodery;

36 Klasa zagadnień, które nie mogą być rozwiązane przez utworzenie kombinacyjnych funkcji bieżących stanów wejść, lecz wymagają znajomości poprzednich stanów Układy sekwencyjne –przerzutniki –rejestry –liczniki Układy sekwencyjne

37 Tablica prawdy przedstawia zależność pomiędzy stanem logicznym wyjścia układu logicznego, a stanem na wejściach tego układu Dla układu o n wejściach ma on 2 n wierszy uwzględniających wszystkie możliwe kombinacje sygnałów wejściowych i odpowiadające im stany wyjścia (wejścia) ABY

38 zamiana szeregowego ciągu bitów (bity następują kolejno jeden po drugim) w równoległy zestaw bitów, zliczanie jedynek w danej sekwencji, rozpoznanie pewnego wzoru w sekwencji, wytworzenie jednego impulsu dla np. co czwartego impulsu wejściowego. Typowe zadania sekwencyjne to:

39 Do realizacji wszystkich wymienionych zadań konieczne jest zastosowanie jakiejś pamięci cyfrowej. Podstawowym urządzeniem pamięciowym jest przerzutnik bistabilny (ang. flip flop lub bistable multivibrator ) Zaczniemy od bramek i układów kombinacyjnych...

40 Wyjście bramki AND (czyli I) jest w stanie wysokim tylko wtedy, gdy obydwa wejścia są w stanie wysokim. Na przykład 8-wejściowa bramka AND będzie miała wyjście w stanie wysokim tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia będą w stanie wysokim. Bramka AND Tablica prawdy UBUB 5V SASA SBSB + - Y=A*B

41 Wyjście bramki OR (czyli LUB) jest w stanie wysokim, jeżeli któreś z wejść (lub obydwa) jest w stanie wysokim Narysowana bramka to 2-wejściowa bramka OR. W przypadku ogólnym bramki mogą mieć dowolną liczbę wejść Typowy układ scalony cztery bramki 2-wejściowe, trzy bramki 3-wejściowe lub dwie bramki 4-wejściowe Tablica prawdy Bramka OR UBUB 5V SASA SBSB + -Y=A+B

42 Zmiana stanu logicznego na przeciwny (negowaniem stanu logicznego). "bramka" o jednym wejściu Zapis – A lub A Inwerter (funkcja NOT)

43 NAND i NOR Funkcja NOT może być połączona z innymi funkcjami, tworząc NAND i NOR UBUB 5V SASA SBSB S Z UBUB SBSB SASA Y=A*B Y=A+B

44 Exclusive-OR Exclusive-OR (XOR, czyli WYŁĄCZNE LUB) Wyjście bramki XOR jest w stanie wysokim, jeżeli jedno albo drugie wejście jest w stanie wysokim (jest to zawsze funkcja dwóch zmiennych). Inaczej, wyjście jest w stanie wysokim, jeżeli stany wejść są różne

45 Multipleksery Multiplekser łączy wiele wejść z jednym wyjściem. W dowolnej chwili jedno z tych wejść jest wybrane jako połączenie z wyjściem

46 Przerzutniki (układy sekwencyjne!) Przerzutniki Przerzutniki są elementami układów sekwencyjnych, których podstawowym zadaniem jest pamiętanie jednego bitu informacji Przerzutnik posiada co najmniej dwa wejścia i z reguły dwa wyjścia Typy przerzutników : RSDJKT

47 Przerzutnik RS 2 bramki NAND SRQnQn 11Q n zabr.

48

49 Synchronizowany przerzutnik R-S S Q Q wejścia informacyjne / programujące wyjścia R zegar R-S, NOR Synchronizowany przerzutnik R-S, w którym stany z wejścia są doprowadzane do bramek NOR tylko podczas trwania impulsu zegarowego NOR inne typy przerzutników: JK, D

50 Zastosowanie XOR: równoległe konwertery kodów z kodu binarnego na kod Graya LiczbaLiczba binarnaKod Graya itd. kolejne liczby różni tylko jedna pozycja (jeden bit) WejścieWyjście

51 Zamiana z kodu Graya na binarny Y 1 =A 1 Y 2 = Y 3 = Y 4 = Wyrażenie algebraiczne schemat

52 Bramki z elementów dyskretnych bramka AND wykonana z użyciem diod Wady: poziom niski na wyjściu jest o spadek napięcia na diodzie wyższy od poziomu niskiego na wejściu. Nie pozwala to na łączenie szeregowe wielu takich układów! nie ma żadnego "wzmocnienia logicznego" (zdolności wyjścia do sterowania wielu wejść równocześnie) układ charakteryzuje się małą szybkością działania

53 Trudno jest z elementów dyskretnych skonstruować układ logiczny działający równie dobrze, jak zbudowany z układów scalonych Zasada:

54 Najprostsza postać tranzystorowej bramki NOR zwieranie do masy jeśli którykolwiek z tranzystorów ma potencjał bazy – wprowadzenie w stan przewodzenia NOT OR dodatkowy inwerter daje bramkę OR


Pobierz ppt "Wykład 4 Teoria informacji - nauka źródło cyfrowe (dyskretne) – kodowanie źródła nazywane zagęszczaniem – może być stratne lub bezstratne źródło analogowe."

Podobne prezentacje


Reklamy Google