Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Общие сведения об информации, сообщении, сигнале

Введение

В истории развития человеческого обществам есть такая примечательная закономерность: чем масштабнее и интенсивнее становится его осмысленная практическая деятельность, тем большая доля труда расходуется при этом на получение и обработку информации.

Тезис современного этапа развития общества гласит: «Кто владеет информацией, тот владеет миром!». Следовательно, информатизация общества – важнейшая задача, стоящая перед нашей страной. Её успешная реализация требует ускоренного и устойчивого развития и внедрения вычислительной техники – самого эффективного средства автоматизации процессов обработки информации и управления.

Проектирование аппаратных средств вычислительной техники (узлов, модулей или блоков, ЭВМ в целом) также (равно), как и любых иных радиоэлектронных изделий состоит из ряда этапов (стадий), укрупнено показанных на рисунке.

Исходные требования и ограничения (ТЗ)

Этапы проектирования аппаратных СВТ

· Содержательное (словесное) описание характера функционирования изделия; · Требования – ограничения по качеству функционирования (мощность потребления, быстродействие и пр.), по надежности и эргономике.

В рамках дисциплины «Схемотехника ЭВМ» (ОЦТ) в основном будут рассматриваться вопросы 2-го и частично1-го этапов проектирования изделий ВТ. Конструкторское проектирование (3 этап) является предметом рассмотрения др. учебных дисциплин, например, Конструирование РЭА, САПР.

Характерной особенностью настоящего периода является то, что основной элементной базой современных изделий и средств ВТ являются интегральные схемы (ИС) или микросхемы. Т.е. узлы и блоки современных изделий ВТ при всей своей сложности и многообразии состоят из конечного набора ИС, каждая из которых реализует определенную функцию (или ряд функций) и которые определенным образом взаимодействуют между собой в составе узла или блока. Номенклатура разработанных и изготавливаемых ИС достаточно обширна. Она включает в себя чрезвычайно разные по назначению и сложности ИС – от логических элементов (ЛЭ), выполняющих простейшие операции до сложнейших программируемых ИС, содержащих сотни тысяч ЛЭ. Тем не менее она продолжает расти. Во-первых, необходимы ИС с новыми функциональными возможностями и, во-вторых, непрерывно улучшаются (совершенствуются) технико-экономические показатели уже существующих ИС. Процесс совершенствования ИС – беспредельный (во всяком случае для обозримого будущего), хотя темпы этого процесса постепенно замедляются по мере приближения параметров и характеристик ИС к предельным значениям, определяемым принципиальными физическими ограничениями.

Все выше сказанное позволяет дать следующее определение этапу схемотехнического проектирования, следовательно и дисциплине Схемотехника (ОЦТ), предметом исследования которой он является.

Схемотехника (ОЦТ) – область научной и инженерной деятельности, связанная с изучением возможностей современной элементной базы – ИС и принципов их применения для построения СВТ требуемого функционального назначения.

Другими словами (иначе): Схемотехника – направление науки и техники, изучающее возможности ИС как инструмента «крупноблочного строительства» СВТ и устанавливающее принципы образования более крупных и сложных структур (узлов, блоков) из более мелких и простых (ИС).

Создание современной элементной базы СВТ – научно- техническая задача, решение которой под силу только наиболее развитым и экономический сильным странам. В России электронная промышленность в настоящее время находится в кризисном состоянии. Отставание от передовых стран (США, Япония) наметилось уже в СССР, а переход к рыночной экономике, вызвавший ломку в экономике страны и поставивший на первый план конкурентноспособность продукции, привел к потере около2/3 имеющегося у электронной промышленности потенциала (мощностей). Однако, следует заметить, что отсутствие отечественных микросхем современного уровня компенсируется сейчас доступностью зарубежной элементной базы. Поэтому изучение принципов функционирования и проектирования узлов и устройств изделий ВТ во всем их многообразии имеет прямое практическое значение, ибо несколько переиначенный выше приведенный тезис современного этапа научно-технического прогресса гласит: «Тот, кто умеет делать компьютеры, владеет миром!» (академик Е.П. Велихов).

Широкое внедрение ИС в производство РЭА (СВТ в частности) привело к необходимости смыкания (комплексного учета) чисто технологических проблем производства ИС со схемотехническими проблемами производства РЭА.

Специфика Схемотехники, как области научной и инженерной деятельности, как раз и заключается в том, чтобы согласовать, требования к РЭА(системам) с техническими возможностями по их созданию и производству.

Может возникнуть вопрос – а так ли необходимы знания, на приобретение которых нацелена дисциплина Схемотехника (ОЦТ)? Ведь любой из нас отлично управляется с цветным телевизором, видеомагнитофоном, мобильным телефоном и пр. РЭА бытового назначения, хотя мало кто имеет представление о том, как они устроены и функционируют.

Не нужно быть семи пядей во лбу для того, чтобы научиться работать на ЭВМ (особенно PC). Навыки, необходимые для этого, не на много сложней тех, что нужны, для пользователя мобильным телефоном, поскольку искусство общения с PC – это в первую очередь умелое использование имеющихся программных средств.

Но если представление о работе телевизора, мобильного телефона, PC и пр. РЭА – это вопрос эрудиции и технической культуры и пользование ими вполне возможно без понимания принципов их работы, то при работе с ЭВМ, а следовательно и устройствами и системами, построенными на их основе, знания об их устройстве и закономерностях функционирования совершенно необходимы для успешного и эффективного их применения, т.к. только при этом могут быть в полной мере реализованы все заложенные в них возможности. Это во-первых; во-вторых, без знаний по схемотехнике не может быть даже речи о проектировании новых СВТ и совершенствовании имеющихся; в-третьих, отсутствие знаний по схемотехнике (ОЦТ) исключает возможность проведения ремонтно-профилактических работ СВТ (контроль работоспособности, локализация неисправностей, восстановления работоспособности изделий).

Общие сведения об информации, сообщении, сигнале

Термин информация (от лат. informatio), буквально означает: осведомление, разъяснение.

В самой общей и упрощенной формулировке под информацией следует понимать новые сведения об объектах, процессах и явлениях некоторой предметной области, содержащие смысловую нагрузку и уменьшающие имеющуюся о них степень неопределенности (неполноту знаний).

Сообщение – это форма представления информации. Примеры сообщений: текст какого-либо документа, рисунок или фотография, графическое изображение некоторой зависимости, речь оратора или лектора, показание измерительного прибора и т.д.

Сигнал – это материальный переносчик сообщения и, следовательно, содержащийся в нем информации. Сигнал – это некоторая физическая величина, изменяющаяся во времени адекватно сообщению (информации). Сигналы могут быть звуковыми, световыми, магнитными или иной физической природы.

В современной технике в основном применяются электрические сигналы (чаще всего – напряжения постоянного тока). Для передачи электрических сигналов нужны лишь соединительные провода, эти сигналы достаточно легко преобразовывать с помощью электронных схем.

Подлежащая обработке исходная информация, промежуточные и конечные результаты представлены в устройстве обработки (в частности в ЭВМ) в виде сигналов.

Сигналы в зависимости от характера их изменения во времени и по множеству возможных значений подразделяются на непрерывные и дискретные.

Непрерывный сигнал графически изображается в виде некоторой непрерывной функции времени (рис. 1). Характер его изменения повторяет (аналогичен) характеру изменения некоторой переменной величины Х, содержащей информацию об интересующем нас предмете, явлении или процессе. По этой причине непрерывные сигналы именуют также аналоговыми.

Примеры непрерывных переменных величин (Х):

· уровень жидких или сыпучих веществ в некотором резервуаре;

· влажность веществ или среды;

· температура тела или среды;

· напряженность электрического или магнитного поля;

· интенсивность отраженного от цели радиолокационного сигнала;

· нагрузка на валу двигателя;

· расстояние от ЦУП до орбитальной станции и т.п.

Х и, следовательно, S=k(Х) (где k – коэффициент пропорциональности) могут принимать принципиально любые значения в некотором диапазоне

Х_min Х Х_max S_min S S_max.

и количество их возможных значений бесконечно (континиум значений).

Непрерывные (аналоговые) сигналы обрабатываются радиоэлектронными устройствами, которые именуются аналоговыми. Например АВМ – это специализированные ЭВМ, предназначенные для решения задач, описываемых дифференциальными уравнениями (моделирование гидротехнических сооружений, газовых сетей, подвижных объектов – летальных аппаратов, судов и т.п.)

В аналоговых устройствах (в частности в АВМ), переменная величина Х, несущая интересующую нас информацию представляется в виде одного сигнала S, пропорционального Х и, следовательно, АВМ имеет один вход