Цифровые устройства
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Цифровые устройства |
| Рубрика (тематическая категория) | Компьютеры |
Аналоговые устройства
К аналоговым устройствам относятся функциональные электронные узлы, предназначенные для выполнения различных операций и преобразований над аналоговыми сигналами. В структурном отношении, аналоговые устройства можно представить в виде:
1. Двухполюсника
| Uвых(t) |
| Uвх(t) |
| Uвх2(t) |
Имеет 2 пары входных зажимов, к которым подключаются источники сигналов, а к выходным зажимам подключают нагрузку. Представляет собой передаточное звено с управляющими параметрами.
К цифровым устройствам относятся функциональные узлы, предназначенные для выполнения операций над объектами информации в виде цифровых сигналов. Для представления цифровых сигналов служат кодовые слова. Особенности: для построения используется простейший алфавит – две буквы, обозначаемые символами 0 и 1. Кодовое слово – число в 2 СС. Число букв в кодовом слове фиксировано.
Слово содержит n букв или разрядов. В цифровых устройствах объектом информации являются двоичные числа, а не функции времени.
Принципы функционирования цифровых устройств:
1) Для выполнения команды отводится определенное время, для этого используется генератор тактовых импульсов, он формулирует управляющий сигнал
2) После начала операции происходит преобразование всех входных кодовых слов в требуемые выходные
3) Выходные кодовые слова отправляются на хранение в память цифровой системы или во внешние устройства для выполнения действий
Способы обработки кодовых слов:
Для реализации операций над кодовыми словами, крайне важно их в виде электрических сигналов. Распространение получил потенциальный способ представления. Логический ноль соответствует низкому уровню сигнала(напряжение), логическая единица- высокому. Операции над кодовыми словами могут выполняться двумя способами: последовательно(по разрядно) и параллельно.
Простейшие преобразователи информации:
Компьютер состоит из миллионов элементов: транзисторов, диодов, регистров, входящих в состав интегральных схем. Но изучение работы ПК облегчается регулярностью его структуры, что означает: компьютер состоит из большого количества простейших элементов, всего несколько типов. Элементы образуют небольшое количество типовых схем.
По степени сложности выполненных функций различают:
1) Элементы – простейшая часть, выполняющая операции над отдельными битами. Различают логически(и, или, не, и-не, или-не), запоминающие(триггеры различных типов) и вспомогательные, служащие для усиления и формирования сигналов.
2) Узлы – состоят из элементов и выполняют операции над словами. Различают комбинационные и накапливающие(последовательностные)
Комбинационные построены исключительно на логических элементах;
Накапливающие включают логические элементы и элементы памяти;
К узлам ПК относят: регистры, счетчики, сумматоры, мультиплексоры и т.д.
3) Устройства – состоят из нескольких узлов, выполняют одну или ряд однотипных операций над машинными словами К устройствам относят АЛУ, устройство памяти, устройство управления, ЗУ, устройство ввода/вывода.
Цифровые устройства - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Цифровые устройства" 2017, 2018.
4-1. Понятие комбинационного цифрового устройства, микросхемы комбинационного типа малой степени интеграции. Под комбинационным цифровым устройством (КЦУ) понимается цифровое устройство, обеспечивающее преобразование совокупности N входных цифровых сигналов в M... .
Комбинационное устройство (КУ) - это устройство с m входами и n выходами. Если КУ выполнено на базе идеальных, т.е. безинерционных элементов, состояние выходов однозначно определяется состоянием входов в тот же момент времени. Однако, инерционность элементов и наличие... .
ВОПРОС №1 СХЕМОТЕХНИКА АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ ЛЕКЦИЯ №14 Современные системы связи, телевидение, аудио-, видеоаппаратура нового поколения переходят на цифровой стандарт качества, который предусматривает прием, передачу и обработку сигналов...
Что это за цифровые устройства обработки информации? Цифровые устройства – это устройства для обработки информации, представленной в доступной для компьютера форме. Это: сенсорные экраны сканеры фотоаппараты видеокамеры мобильные телефоны веб - камеры документ - камеры проекторы устройства беспроводной передачи данных системы видеонаблюдения
Видеокамеры Видеокамера электронный киносъёмочный аппарат, устройство для получения оптических образов снимаемых объектов на светочувствительном элементе, приспособленное для записи или передачи в телевизионный эфир движущихся изображений. Обычно оснащается микрофоном для параллельной записи звука.
Веб - камеры Веб-камера (также вебкамера) цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети интернет (в программах типа Instant Messenger или в любом другом видеоприложении).
Проекторы Проектор световой прибор, перераспределяющий свет лампы с концентрацией светового потока на поверхности малого размера или в малом объёме. Проекторы являются в основном оптико- механическими или оптическо-цифровыми приборами, позволяющими при помощи источника света проецировать изображения объектов на поверхность, расположенную вне прибора экран.
Устройства беспроводной передачи данных Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.
Устройства беспроводной передачи данных GPRS (англ. General Packet Radio Service пакетная радиосвязь общего пользования) надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию по объёму переданной/полученной информации, а не времени, проведённому онлайн.
Устройства беспроводной передачи данных Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру. Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity «беспроводная точность») стандарт на оборудование Wireless LAN.
Видеонаблюдение Видеонаблюдение (англ. Сlosed Circuit Television, CCTV система замкнутого телевидения) процесс, осуществляемый с применением оптико-электронных устройств, предназначенных для визуального контроля или автоматического анализа изображений (автоматическое распознование лиц, государственных номеров).
Цифровые устройства обработки информации Автор: Дмитрий Тарасов, 2009
Современные цифровые устройства: сенсорные экраны сканеры фотоаппараты видеокамеры мобильные телефоны веб-камеры документ-камеры видеопроекторы устройства беспроводной передачи данных системы видеонаблюдения электронные книги цифровые микроскопы
Сенсорными экранами могут быть оборудованы телевизоры, компьютерные мониторы и другие экранные приспособления. Они могут быть установлены в платёжных терминалах, в оборудовании для автоматизации торговли, в карманных компьютерах, в операторских панелях в промышленности.
Устройства сканирования Сканер — это устройство, предназначенное для ввода в компьютер различных цветных и черно-белых изображений (фотографий, рисунков, слайдов), а также текстовой информации с листа бумаги, со страницы книги или журнала. Сканер используют в случае, когда возникает потребность ввести в компьютер из имеющегося оригинала текст и/или графическое изображение для его дальнейшей обработки (редактирование и т. д.).
Сканер – устройство для ввода информации с бумаги в память компьютера и дальнейшего редактирования текста или изображения.
Сферы применения фотоаппаратов Широко используются в полиграфии, научных исследованиях, медицине, геологии, криминалистике. В этих и многих других отраслях довольно часто возникает необходимость получения снимков практически мгновенно с последующей обработкой и пересылкой их на большие расстояния через сеть Интернет.
Веб-камеры – цифровые камеры, способные в реальном времени фиксировать изображения, которые затем передаются по сети Интернет или по другому видеоприложению.
Документ-камера – специальная видеокамера. Её используют, когда необходимо показать что-то маленькое, что существует в одном экземпляре (книги, картинки, изображения с микроскопа). Подключается к телевизору, проектору, компьютеру.
Электронные книги относят к разновидности планшетных компьютеров. Их появление обусловлено развитием и специализацией планшетных компьютеров вообще. Некоторые современные устройства оборудованы сенсорным экраном и имеют расширенный набор функций, и позволяют не только читать, но и редактировать текст.
Преимущества Компактность и портативность. В одном устройстве могут храниться сотни и тысячи книг. Кроме того, устройство обычно меньше и легче бумажной книги. Настройки изображения. По желанию пользователя можно изменять начертание и размер шрифта и формат вывода (в одну колонку или в две, портрет или ландшафт). Возможность изменения размера шрифта даёт возможность читать книги людям, которым мелкий нерегулируемый шрифт бумажных книг принципиально не позволяет читать. Дополнительные возможности. В устройстве может быть реализован поиск по тексту, переходы по гиперссылкам, отображение временных выделений и примечаний, электронные закладки, словарь.
Преимущества Встроенные программы - синтезаторы речи позволяют озвучивать тексты. Электронная книга позволяет не только читать тексты, но и отображать анимированные картинки, мультимедийные клипы или проигрывать аудиокниги. Стоимость текста. Многие тексты в электронном виде бесплатны или дешевле, чем в бумажном. Доступность. При наличии подключения к Интернету тексты в любое время доступны для скачивания с соответствующих сайтов (электронных библиотек).
Преимущества Экологичность. Для чтения текстов в электронной книге не нужна бумага, для производства которой вырубаются леса. Безопасность для астматиков, аллергиков, чувствительных к домашней и бумажной пыли.
Недостатки Электронные книги с TFT — экранами имеют неблагоприятное влияние на зрение человека по аналогии с компьютером. Относительно невысокое качество изображения, не сравнимое с бумажными книгами, изданными на дорогой высококачественной бумаге[источник не указан 42 дня]. Как любые электронные приборы, устройства для чтения электронных книг гораздо чувствительнее к физическому воздействию (повреждению), чем бумажные книги Высокая цена. Часть издателей выпускают электронную версию книги с задержкой. Часть книг вовсе официально не публикуются в виде электронной версии
Недостатки В части моделей[уточнить] используется DRM накладывающая ограничения в том числе и на добросовестное использование, так применение DRM приводит к ситуации, что любую книгу на любом устройстве прочитать нельзя. Одим из ярких примеров было дистанционное удаление легально купленных книг с устройств пользователей. Однако, поскольку не составляет труда купить электронную книгу, читающую форматы, не поддерживающие DRM (например, fb 2, rtf , txt и т. п.), а коммуникационными возможностями обладают далеко не все электронные книги, это едва ли можно считать недостатком электронных книг как класса устройств. Устройства для чтения электронных книг требуют периодической подзарядки встроенных аккумуляторов (батарей).
Цифровой микроскоп Цифровой микроскоп– это микроскоп, укомплектованный цифровой системой ввода изображений, с помощью которой изображения передаются в компьютер. Цифровой микроскоп дает возможность не просто наблюдать микро объекты, но и документировать изображения с помощью установленной на микроскоп системы ввода, а при необходимости и проводить измерения на изображениях и их анализ с помощью программного обеспечения.
Цифровой микроскоп Для передачи изображений с микроскопа или стереомикроскопа в компьютер могут использоваться цифровые видеокамеры, цифровые фотокамеры или аналоговые системы ввода. С помощью этих устройств изображение с микроскопа передается в компьютер для последующего архивирования или обработки при необходимости. Выбор системы ввода зависит от задач, которые необходимо решать и требований, предъявляемых к качеству изображений.
Цифровой микроскоп Цифровые микроскопы позволяют передавать изображение с различным увеличением от увеличения в несколько раз до увеличения в сотни тысяч раз
Графический планшет, или дигитайзер, предназначен для ввода в компьютер графических изображений, и используется при работе с программами профессиональной графики и САПР, а также для создания либо копирования рисунков или фотографий. Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги. Это устройство ввода информации состоит из планшета и указателя. Изображение преобразуется в цифровую форму, отсюда название устройства (от англ. digit - цифра).
Графический планшет Принцип действия дигитайзера основан на фиксации координат курсора на поверхности планшета при помощи встроенной сетки, состоящей из проволочных или печатных проводников. Устройство позволяет преобразовать передвижение указателя по планшету в формат векторной графики. Дигитайзер точно определяет абсолютные координаты указателя на планшете и переводит их в координаты точки на экране монитора.
Графический планшет В качестве указателей используют- ся специальные круговые курсоры и перья. Как и мыши, указатели снабжаются кнопками. Курсоры позволяют точно задавать координаты точки, их чаще используют при работе в САПР. Перья применяют при работе в графических редакторах, некоторые из них чувствительны к нажиму и позволяют менять параметры линий
Графический планшет Планшеты бывают жесткими и гибкими. Гибкие планшеты можно сворачивать в трубку, они удобны при транспортировке и хранении, обладают меньшим весом, компактностью и ценой, но в то же время – более низкой разрешающей способностью и надежностью, чем жесткие
Графический планшет Результат работы дигитайзера воспроизводится на экране монитора и в случае необходимости может быть распечатан на принтере. Дигитайзерами обычно пользуются архитекторы, дизайнеры. Высокая цена на профессиональные дигитайзеры с большим форматом планшета и качественным, сбалансиро ванным указателем, ограничивает использование этого устройства ввода информации
В период развития цифровых технологий были разработаны компьютеры самых разных типов. Многие из них давно забыты, но некоторые оказали сильное влияние на развитие современных вычислительных систем. Здесь мы дадим краткий обзор некоторых этапов развития вычислительных машин, чтобы показать, как человеческая мысль пришла к современному пониманию компьютерных технологий.
Устройства, облегчающие счёт или запоминание его результатов известны давно, но нас будут интересовать только устройства для вычислений, которые автоматически выполняют заложенные в них программы, поэтому не рассматриваем такие устройства как счёты, механические арифмометры и электронные калькуляторы.
Первая счётная машина с хранимой программой была построена французским учёным Блезом Паскалем в 1642 году. Она была механической с ручным приводом и могла выполнять операции сложения и вычитания. Немецкий математикГотфрид Лейбниц в 1672 году построил механическую машину, которая могла делать так же операции умножения и деления. Впервые машину, работающую по программе, разработал в 1834 году английский учёныйЧарльз Бэббидж . Она содержала запоминающее устройство, вычислительное устройство, устройство ввода с перфокарт и печатающее устройство. Команды считывались с перфокарты и выполняли считывание данных из памяти в вычислительное устройство и запись в память результатов вычислений. Все устройства машины Бэббиджа, включая память, были механическими и содержали тысячи шестерёнок, при изготовлении которых требовалась точность недоступная в 19 веке. Машина реализовала любые программы, записанные на перфокарте, поэтому впервые для написания таких программ потребовался программист. Первым программистом была англичанкаАда Ловлейс , в честь которой уже в наше время был назван язык программированияAda.
В 20 веке начала развиваться электроника и её возможности немедленно взяли на вооружение разработчики вычислительных машин. С построения вычислительных машин, базовая система элементов которых была построена на электронных компонентах, начинается отсчёт поколений цифровых вычислительных машин. Отметим, что деление периода развития цифровой техники на этапы связано, в основном, с переводом базовой системы элементов на новые технологии производства электронных компонентов.
Первое поколение – электронные лампы (1945-1955 г.Г.)
В основе базовой системы элементов этого поколение компьютеров лежали электронные лампы. Их использование определяло и достоинства и недостатки цифровых устройств. Электронные лампы обеспечивали высокую скорость переключения логических элементов, что увеличивало скорость вычисления по сравнению с попытками создать вычислительную машину, базовый элемент которой был построен на основе электромеханического реле. Электронные лампы были достаточно долговечны и обеспечивали надёжную работу компьютера. К сожалению недостатков у ламповых компьютеров тоже было достаточно. Во-первых электронные лампы работали с напряжениями в десятки вольт и расходовали много энергии, кроме того размер электронных ламп, по совремённым понятиям микроэлектроники, был огромным – несколько десятков кубических сантиметров. Для построения вычислительной машины нужны были тысячи логических элементов, поэтому размер ламповых вычислительных машин по занимаемой площади составлял десятки квадратных метров, а потребляемая мощность колебалась в пределах от единиц до десятков и даже сотен киловатт. Такая мощность приводила к перегреванию ламп, которые были размешены довольно компактно, и ставила задачу эффективного охлаждения электронных компонентов машины. Скорость обработки информации в ламповых машинах колебалась от нескольких сотен до нескольких тысяч операций в секунду.
