ČÍSLICOVÁ TECHNIKA zpracování informace

1. ČÍSLICOVÁ TECHNIKAzpracování informace Informace, signál, kód, kódování, číselné soustavy Informace je to, co si navzájem sdělují lidé nebo stroje(PC). člověk-člověk, stroj-stroj, člověk-stroj INFORMACE JE ABSTRAKTNÍ POJEM, KTERÝ VYJADŘUJE OBSAH NEBO VÝZNAM tohoto SDĚLENÍ Signál je nositelem informací – je to časově proměnná fyzikální veličina (napětí, tlak, světlo, zvuk …..)

2. Číslicové signály Signál analogový je spojitý Signál číslicový-digitální je nespojitý Je to posloupnost binárních pulsů

3. Číslicové zpracování analog. signálů • Současnost – maximální snaha o číslicové/digitální zpracování analog. signálů - k tomu slouží A/D převodníky • analogový signál se rozdělí na konečný počet úseků-vzorků - vzorkování Ke každému vzorku přiřadíme kvantizační hladinu –jedno binární číslo - kvantování Z teorie vyplývá že vzorkovací kmitočet musí být nejméně dvakrát vyšší než nejvyšší kmitočet vzorkovaného analogového signálu- jinak Pulsně kódová modulace PCM, telekomunikace, MT, digiTV …

4. Použití digitálních signálů • Zvukové karty - analogový zvuk z mikrofonu je digitalizován, CD, MT, …. • Výhody DS –větší bezpečnost dat, menší rušení, snadné zpracování, opakovatelnost …….

5. Zobrazení informací • Nejmenší jednotka informace 1bit (b) binary digit (0,1)(ano,ne)(0,5V)…. • Bit – v dvojkové soustavě nabývá hodnot 0 nebo 1 • DATA - Číslicové , abecední, nebo jiné grafické znaky, které uchováváme, přenášíme, zpracováváme jsou DATA • Kódování – jedna množina znaků(abeceda, text, číslice..) se převádějí do jiné(nové) množiny dat podle předem dohodnutých pravidel • Kódování je jednoznačné přiřazení prvků z první množiny prvkům z druhé množiny (překlad, … databáze rodné číslo jméno, • Kód je předpis, jak k sobě jednoznačně přiřadit prvky dvou množin, seznamů, tabulek

6. Číselné soustavy a kódy • Nejčastěji používané: • desítková lidé deset prstů • binární (dvojková) počítače (mají jen dva stavy) • šestnácková (hexadecimální) • Používají jej programátoři programátoři - používá se pro označení všech 16. stavů u 4bitového binárního čísla • octalová – osmičková dříve používaná

7. Číselné soustavy a kódy • ČÍSELNÉ SOUSTAVY V DIGITÁLNÍ TECHNICE • ČLOVĚK - DESÍTKOVÁ SOUSTAVA 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 základ 10: příklad 2*102+ 1*101+ 5*100=215 • (jednotlivé čísla násobíme příslušnými pozičními váhami, které jsou mocninami základu 10) • PC - DVOJKOVÁ SOUSTAVA 0,1 (BIT) základ 2: příklad 1*23+0*22+0*21+1*20=1001(9) • (jednotlivé čísla násobíme příslušnými pozičními váhami, které jsou mocninami základu 2) • (dvojková soustava v běžném životě nevhodná- plně vyhovuje digitálnímu zpracování) • poziční váhy zapisujeme zprava doleva od nejmenší váhy –index- k číslům s největší vahou

8. PŘEVODNÍ TABULKA MEZI BINÁRNÍM KODEM A NEJČASTĚJI POUŽÍVANÝMI ČÍSELNÝMI SOUTAVAMI V DIGITÁLNÍ TECHNICE

9. Číselné soustavy a kódy • BINÁRNÍ KODOVÁNÍ POUŽÍVANÉ V DIGITÁLNÍCH OBVODECH (PŘEHRÁVAČE CD, DECODERY, KODOVANÍ PŘI PŘENOSU DAT V SÍTÍCH APOD.) • DŮVOD- VĚTŠÍ ODOLNOST PROTI PORUCHÁM • POUŽÍVÁME TABULKY VYJADŘUJÍCÍ VZTAH MEZI BINÁRNÍM, DEKADICKÝM A HEXADECIMÁLNÍM KODEM • PŘÍKLADY LOG FUNKCÍ - AND, NOT, OR, • PRO 8 BITOVÉ SLOVO (BYTE) JE V OBLASTI PC ČASTO POUŽÍVANÁ KODOVACÍ TABULKA ASCII

10. PRINCIP DAT. PŘENOSŮ

11. LOGICKÉ FUNKCE A OBVODY • ZÁKLADY DIGITÁLNÍ TECHNIKY: • LOGICKÉ – BINÁRNÍ – DIGITÁLNÍ ŘÍZENÍ: • JE REALIZOVÁNO POMOCÍ LOGICKÝCH OBVODŮ RŮZNÉHO STUPNĚ INTEGRACE , LOG. FUNKCí A ZAPOJENÍ • LOGICKÉ OBVODY DĚLÍME NA : • KOMBINAČNÍ OBVODY - VÝSTUP JE JEDNOZNAČNĚ URČEN OKAMŽITOU KOMBINACÍ VSTUPNÍCH HODNOT – • ZÁKLADNÍ LOG. FUNKCE A OBVODY DIGITÁLNÍ LOGIKY JSOU: NOT, AND, OR, • ODVOZENÉ (NAND, NOR, XOR)

12. LOGICKÉ FUNKCE A OBVODY • SEKVENČNÍ OBVODY – VÝSTUP JE ZÁVISLÝ NEJEN NA VSTUPNÍCH KOMBINACÍCH, ALE I NA JEJICH PŘEDCHOZÍM SLEDU(MAJÍ PAMĚTˇ • PŘEDCHOZÍCH VSTUPÍCH A VÝSTUPNÍCH KOMBIBNACÍ) SEKVENČNÍ OBVODY DĚLÍME NA : • KLOPNÉ OBVODY,RS, RST, D, T, JK – POSUVNÉ REGISRY,ČÍTAČE, PAMĚTI,MIKROPROCESORY …..

13. LOGICKÉ FUNKCE A OBVODY • K ŘEŠENÍ ÚLOH V TECHNICKÉ PRAXI POUŽÍVÁME : • ALGEBRU LOGIKU – BOOLEOVU ALGEBRU • (VYTVOŘIL 1854 IRSKY MATEMATIK GEORGE BOOLE) • NAZÝVÁME JI TÉŽ DVOUSTAVOVÁ –DVOUHODNOTOVÁ LOGIKA. • LOGICKÉ PROMĚNNÉ V BOOLEOVĚ ALGEBŘE NABÝVAJÍ JEN DVOU HODNOT: • PRAVDA-NEPRAVDA • PLATÍ-NEPLATÍ, • LOG1-LOG0, (NA VSTUPU LOG. OBVODU) • ANO-NE, (ROZHODUJÍCÍ FUNKCE) • ZAPNUTO –VYPNUTO (ČERPADLO)

14. LOGICKÉ FUNKCE A OBVODY

15. TUTO DVOUSTAVOVOU DVOUHODNOTOVOU VÝROKOVOU LOGIKU POUŽÍVÁME V ŘEŠENÍ MNOHA ÚLOH V PRAXI KDE MŮŽEME JEDNOZNAČNĚ ROZHODNOUT ZDA VÝROK PLATÍ , NEBO NEPLATÍ. (oběhové čerpadlo je zapnuto-není zapnuto) • VEDLE AUTOMATIZACE TVOŘÍ I ZÁKLAD ČÍSLICOVÉ A VÝPOČETNÍ TECHNIKY.

16. PŘEVODNÍ TABULKA MEZI BINÁRNÍM KODEM A NEJČASTĚJI POUŽÍVANÝMI ČÍSELNÝMI SOUTAVAMI V DIGITÁLNÍ TECHNICE

17. ZÁKLADNÍ LOGICKÉ FUNKCE : Typ logické funkce určuje výslednou hodnotu z kombinace vstupních hodnot. (mechanické kontakty,relé,logické IO , programovatelné automaty PLC, řídící počítače, CNC) __ NEGACE- INVERZE Y=A Nejjednodušší logická funkce. Jeden vstup a jeden výstup. Hodnota výstupu je vždy opačná než hodnota vstupu. Zkratka: NOT, INV _ Pravdivostní tabulkalog funkce: Y=A log spojka –výrok: neplatí, že

18. LOGICKÝ SOUČIN - KONJUNKCE Y=AB • Logický součin je definován pro více vstupních proměnných(např A,B….). Výstupní log.proměnná Y=1 je rovna jedné pouze tehdy jsou-li všechny vstupní proměnné (A,B…) současně rovny jedné. • Zkratka: AND • Pravdivostní tabulka log funkce: Y=AB • log spojka –výrok: a, a současně i • seriové zapojení kontaktů

19. LOGICKÝ SOUČET– DISJUNKCE Y=A+B • Logický součet je definován pro více vstupních proměnných (např A,B….). Výstupní log.proměnná Y=1 je rovna jedné vždy je-li alespoň jedna vstupní proměnná (A,B…) rovna jedné. • Zkratka: OR • Pravdivostní tabulka log funkce: Y=A+B log spojka –výrok: a, a současně iPARALELNÍ ZAPOJENÍ (SPÍNACÍ KONTAKT)

20. BOOLEOVA ALGEBRA PRAVIDLA BOOLEOVY ALGEBRY – ZÁKONY ZÁKON KOMUTATIVNÍ(ZÁMĚNA): A+B=B+A, AB=BA ZÁKON ASOCIATIVNÍ(SDRUŽOVANÍ): A+(B+C)=(A+B)+C, A(BC)=(AB)C ZÁKON DISTRRIBUTIVNÍ(ROZNÁSOBENÍ): A(B+C)=AB+AC, A+(BC)=(A+B)(A+C) DALŠÍ PRAVIDLA: = A=A A*1=A A*0=0 A+1=1 A+0=A _ _ A+A=1 A*A=0 A+A=A A+A=A ___ _ _ ____ _ _ DE MORGANOVY ZÁKONY A*B=A+B A+B=A*B PŘÍKLADY: Y=A*B+A = A*(B+1)=A(1)=A Y=A*B*C+A*B= A*B*(C+1)= A*B*(1)= A*B _ _ _ _ Y=A*B*C*D*A*B=A*A*B*B*C*D=0*0*C*D=0