Главная arrow Двоичный код arrow От аналоговых сигналов к цифровым
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
От аналоговых сигналов к цифровым Печать
Прежде чем электронный цифровой компьютер сможет интерпретировать подлежащий обработке аналоговый сигнал, последний должен быть переведен на двоичный язык компьютера. Это достигается при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который трансформирует изменяющееся напряжение сигнала в быстрые последовательности импульсов типа включен-выключен. Эти импульсы соответствуют как компьютерной логике - с ее значениями «да-нет» или «истина-ложь», - так и двоичному представлению чисел, позволяющему выразить любое число независимо от того, насколько оно велико, в виде комбинации нулей и единиц. В цифровом компьютере нули и единицы представлены двумя состояниями микросхем, на которых построено центральный процессор, а также внутренняя память и другие блоки компьютера.

Чтобы представить аналоговый сигнал в цифровой форме, АЦП периодически считывает его, т. е. снимает с него выборочные показания, преобразуя измеренное в каждый момент напряжение в двоичное число. После того как непрерывный аналоговый сигнал преобразован в дискретные цифровые данные, их вводят в компьютер для последующей обработки.
 
Перевод в цифровую форму. Чтобы превратить непрерывный аналоговый сигнал в дискретный цифровой код, аналого-цифровой преобразователь через строго определенные интервалы измеряет амплитуду аналогового сигнала. Интервалы должны быть очень малыми - такими, чтобы частота выборки вдвое превышала высокочастотную составляюшую аналогового сигнала и преобразование таким образом не искажало сигнала. В лучшем случае цифровой код лишь приближенно соответствует аналоговому сигналу. По мере того, как преобразователь молниеносно снимает показания, каждому интервалу ставится в соответствие определенное число - чем выше измеренное напряжение, тем больше число и наоборот.

Аналого-цифровой преобразователь. Действуя так называемым методом последовательных приближений, этот простой 8-битный преобразователь «пытается» определить входное напряжение, генерируя пробные уровни напряжения от 0 до 255. При этом АЦП меняет уровень напряжения каждый раз на 1 бит. Среднее пробное значение 10000000 (или 128) оказывается слишком низким, а при добавлении следующего бита уровень 11000000 (192) становится слишком высоким. Приравнивая этот бит нулю, а следующий - единице, АЦП получает число 10100000 или 160, которое меньше амплитуды сигнала. Но при добавлении следующего бита получается подходящее число 10110000, или 176.
 

 
Двоичные числа
В двоичной системе счисления при перемещении на одну позицию влево значение числа увеличивается вдвое. Например, в двоичном числе 10110000 единицы стоят в позициях, представляющих десятичные числа 128, 32 и 16. Складывая эти числа, получаем 176.
Один двоичный разряд называется битом, 8 битов составляют байт. Максимальное десятичное число, которое можно представить одним байтом, - это 255 (11111111). Компьютеры оперируют единицами информации, называемыми словами, длина которых в различных машинах составляет от 8 до 60 бит.