Представление информации физическими сигналами

Билет №9

Представление информации физическими сигналами.

Сигналы в ЦВМ принято подразделять на два вида:  потенциальные и импульсные.

При потенциальном способе представления информации (рис.3.3) двум значениям двоичной переменной соответствуют разные уровни напряжения (потенциала), которое сохраняет-ся в течение всего периода представления информации (такта).

Рис.3.3. Потенциальный способ представления информации в системе высоких потенциалов (СВП)

Иначе говоря, потенциальный сигнал сохраняется неизмен-ным до тех пор, пока значение двоичной переменной не изме-нится.

Сигналы 0 и 1 могут быть заданы двояко.

В системе низких потенциалов (СНП) 1 задается  более  низким уровнем потенциала, чем 0, а в системе высоких потенциалов (СВП) 1 задается более высоким, более поло-жительным уровнем потенциала, чем 0.

Потенциальный сигнал характеризуется разностью  верх-него  и нижнего  уровней напряжения, временем на-растания импульса  (фронтом) и временем спада импульса  (спадом).

Обычно низкое напряжение  соответствует двоичному "нулю", а высокое напряжение  - двоичной "единице".

При импульсном способе представления информации (рис.3.4) единичное и нулевое значения двоичной переменной изображаются наличием и отсутствием электрического импульса в период представления информации.

Рис.3.4. Импульсный метод представления информации в СВП

Применяется также импульсный способ, когда 1 задается  импульсом положительной полярности, а 0 - импульсом отри-цательной полярности (в СНП - наоборот).

Импульсный сигнал характеризуется амплитудой , про-должительностью импульса по основанию , а также фрон-том  и спадом .

Используется, кроме того, метод задания численной инфор-мации смешанным потенциально-импульсным способом, когда в одной схеме обрабатываются два типа сигналов одновре-менно.

Динамический способ задания информации - когда 1 пе-редается электрическими сигналами синусоидальной или пи-лообразной формы, а 0 - их отсутствием.

В ЦВМ двоичное слово может быть представлено последо-вательным или параллельным способом (последовательным или параллельным кодом).

При последовательном способе представления информа-ции в каждый временной такт отображается один разряд двоичного слова (рис.3.5).

Рис.3.5. Последовательное представление двоичного слова

В этом случае все разряды слова поступают по очереди на один и тот же элемент ЦВМ и все проходят через один канал передачи информации.

Обработка чисел производится последовательно разряд за разрядом, причем в каждый такт времени обрабатывается только один разряд.

При параллельном способе представления информации (рис.3.6) все разряды двоичного слова появляются и обраба-тываются одновременно в течение одного временного такта.

В этом случае каждый  разряд  двоичного слова поступает на свой обрабатывающий элемент. Количество этих элемен-тов равно количеству разрядов слова, поступивших каждый по своему каналу передачи информации.

Если при последовательной передаче информации код сло-ва развертывается во времени, то при параллельной - в про-странстве.

Устройства ЦВМ, в зависимости от применяемого кода,  называются последовательными или параллельными.

Рис.3.6. Параллельное представление двоичного слова

При использовании последовательного кода все операции  производятся поочередно для каждого разряда слова, поэтому последовательные устройства требуют на обработку слова больше времени, чем параллельные.

В современных ЦВМ основные устройства, участвующие в  обработке информации, для достижения высокого быстро-действия строятся как параллельные, хотя они и требуют большего объема аппаратуры.  Для экономии оборудования в некоторых устройствах применяют последовательно-парал-лельный код, при котором слова разбиваются на части (слоги) и обработка производится последовательно слог за слогом, причем каждый слог обрабатывается параллельно.