6. ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 6.1. Общие сведения об информации
Цифровые устройства являются составной частью всех МПУу и компьютеров, систем автоматического управления, автоматизированного управления и предназначены для обработки, хранения и передачи дискретной (цифровой) информации. В узком смысле слова информация - отражение реального мира.
С точки зрения связистов и электронщиков, информация - это любые сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования. Информацию, воплощенную и зафиксированную в некоторой материальной форме, называют сообщением и передают с помощью сигналов.
Сигналом могут служить любые физические явления или объект, изменение параметров которых во времени несет информацию в прямом или закодированном виде (свет, звук, напряжение, давление, и т.д.).
В общем случае информационное сообщение может быть представлено в виде функции X(t), причем эта функция может принимать любые вещественные значения в диапазоне изменения аргумента /. Например, изменение температуры во времени и т.д.
Информационное сообщение может иметь как непрерывный, так и дискретный характер (рис. 1.1, а и 1.1, б, соответственно). В автоматизированных системах управления и в технике связи для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму используются АЦП различных типов, импульсно-кодовая и дельта-модуляции.
Классы сигналов. Среди множества сигналов можно выделить два типа сигналов, используемых для передачи, обработки и хранения информации. Это аналоговый и дискретный сигналы.
Аналоговым называется сигнал, определенный для любого момента времени.
Дискретным называется сигнал, определенный только в дискретные моменты времени, например, через одну мсек. и т.д. Каждое значение дискретного сигнала может быть представлено числом любой приемлемой системы счисления, В цифровых системах представление дискретных значений сигнала числом называется кодированием.
Кодирование чаще всего производится числами двоичной системы счисления.
Значение кодированного числа, представленное в привычной для нас десятичной системе счисления, определяет число уровней (Кп) квантования, т.е. дискретизации.
Шаг квантования (дискретизации) определяется как
А^Х{пТ)1Кп,
Число разрядов двоичного числа т, соответствующего А"п, определяется как
m=int log(Km^x+l), т.е. как целая часть логарифма максимального значения числа Кптах, дополненного единицей.