Informatika Rendszerek Alapjai Dr. Kutor László
Alapfogalmak Információ-feldolgozó paradigmák Analóg és digitális rendszerek jellemzői Jelek típusai Átalakítás rendszerek között http://uni-obuda.hu/users/kutor/ IRA 2015 könyvtár 2015. ősz
IRA2/1
Az informatikai rendszerek meghatározó fogalmai 1.
• számítógép számológép? Konvergencia! • hardver (hv) (Hardware): A számítógép „megfogható” része • szoftver (sv) (Software): „A használathoz szükséges rendszerek: pl. Programok, használati leírások,….)
• förmver (fv)
(Firmware): A számítógépbe beépített alapvető programok pl. BIOS,…) 100 % ár % sv hv fv sv hv fv t
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/2
Az informatikai rendszerek meghatározó fogalmai 2. • Server (Shareware): Olyan program, amelyet bizonyos megkötésekkel (meghatározott ideig, vagy csökkentett képességekkel) és a gyártó által megszabott feltételekkel ingyenesen használhatunk.
• Fríver?
(Freeware) Szabadon terjeszthető és felhasználható szoftver (gyakran forráskód nélkül)
• Netver? • •
2015. ősz
(Netware) Eredetileg a Novell által kidolgozott hálózati operációs rendszer. A hálózat használatához szükséges szoftver(ek) Korszver? (Courseware) tanfolyami szoftver Grupver? (Groupware) csoportmunkát támogató szoftv.
Információ-feldolgozó paradigmák Paradigma: (elméleti keretrendszer): egy tudományterület általánosan elfogadott nézetei, fogalom meghatározásai egy adott korszakban, időpontban. (modell, minta)
Analóg és Digitális paradigmák jellemzői (Mechanikus - Elektronikus - Optikai – Biológiai) - Az adatábrázolás
módja - A feladat megoldásának módja - Pontosság - Megvalósítás - A számítás menete - A programozás módja 2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/4
Az analóg technika jellemzői Az adatábrázolás módja: Fizikai mennyiségeket fizikai mennyiségeknek feleltet meg A feladat megoldásának módja: Modell elvre épül Modell elv: Pontosság: Korlátozott: 0.01-0.001% Megvalósítás: (műveleti) Erősítőkből építkezik A számítás menete: Párhuzamos A programozás módja: Huzalozás (tanítás) 2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Egy fizikai rendszert egy olyan másik fizikai rendszerrel (Analogonnal) utánozunk, amely ugyanazzal a matematikai összefüggéssel írható le mint az eredeti rendszer.
Dr. Kutor László
IRA2/5
Fogaskerekes analóg számoló berendezés
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/6
Fizikai rendszerek megfeleltetése i c
c y
m
L
r d2 y m*
d2 i
dy +r*
dt2 2015. ősz
R
+ cy = 0
L*
dt Óbudai Egyetem NIK,
di + R*
dt2 Dr. Kutor László
+ ci = 0 dt IRA2/7
Az analóg számítógép programozása:
„huzalozás”
Elektronikus építő elemei: Ellenállás Összegző Szorzó Integráló Differenciáló Függvény generátor
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/8
Az analóg technika előnyös tulajdonságai - Szemléletesség - Párhuzamos működés miatti gyorsaság - Hatékonyság - (Gyakran) kisebb torzítás
Hátrányos tulajdonságok: - Korlátozott pontosság - Zavar érzékenység - A használat során a hibák összeadódása 2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/9
A digitális technika jellemzői „ digit = ujj”
Az adatábrázolás módja: Fizikai mennyiségeket (bináris) számokkal helyettesíti A feladat megoldásának módja: Algoritmus alapján dolgozik Pontosság: Az ábrázolt szóhossztól függ Megvalósítás: Logikai áramkörökből épül fel A számítás menete: Soros ??? A programozás módja: Utasításokból építkező algoritmus Digitalis purpurea
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/10
A digitális technika előnyös tulajdonságai - Könnyebb digitális rendszert tervezni mint analógot - A környezeti zajra kevésbé érzékeny Az adatok másolásakor nem változik a minőség
- A pontosság könnyen növelhető - Könnyű információ tárolási lehetőség - Könnyű programozhatóság Algoritmussal lehet, (lépésről-lépésre) megoldani a problémákat
- Jelenleg a digitális technológiával nagyobb alkatrész sűrűség érhető el 2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/11
Analóg jelek digitális feldolgozhatóságának feltételei 1. Mintavétellel digitális jelekké alakítás Legfontosabb döntések: - Mintavételi gyakoriság (frekvencia) - A minták szóhosszúsága (felbontás) 2. A feldolgozás megkönnyítésére, az idő tartományból a frekvencia tartományba való transzformáció (Fourier transzformáció)
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
A jelek átalakításának folyamata •
Jel
Átalakítás
Feldolgozás
Visszaalakítás
Használat
Az átalakítás célja: a feldolgozás egyszerűsítése A
P t
f Frekvencia összetevők
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/13
Jelekkel kapcsolatos alapfogalmak jel = információ megjelenítése Jelparaméter: Analóg jel:
a jelnek az a jellemzője, amelynek értéke vagy értékváltozása az információt ábrázolja olyan jel, melynek jelparamétere folytonos függvényekből áll
Digitális jel:
olyan jel, amelynek jelparamétere diszkrét értéktartományú jelekből (karakterekből) áll
Hír: Adat:
továbbítás céljából létrehozott jel
2015. ősz
feldolgozás céljából létrehozott jel Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/14
Analóg jelek osztályai
Harmonikus rezgések
Periodikus jelek Determinisztikus jelek Nem periodikus jelek
Analóg jelek Nem determinisztikus jelek
Általános periodikus jelek Átmeneti folyamatok Kváziperiodikus folyamatok
Stacionárius jelek Nem stacionárius jelek
(sztochasztikus, véletlenszerű) 2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/15
Folytonos értéktartományú, időben folytonos jel A
t
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/16
Diszkrét értéktartományú időben folytonos jel A
t
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/17
Folytonos értékű diszkrét idejű jel A
t
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/18
Diszkrét értékű időben diszkrét jel A
t
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/19
Kérdések:
- Miért voltak az első számítógépek analóg elvűek? - Mi indokolja, hogy a mai számítástechnika digitális, elektronikus, szinkron és gyakran szekvenciális? - Várható-e változás ezekben a jellemzőkben? - Milyen példákat tudunk hozni a különböző jeltípusokra?
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/20
Javasolt olvasmányok 1. Jean Baptiste Joseph Fourier http://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Fourier 2. Fourier transzformáció http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_transform 3. Fourier sorozatok http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_series 4. Waves, Intaractive Tutorial http://pages.iu.edu/~kforinas/WJS/WavesJS.html
2015. ősz
Óbudai Egyetem NIK,
Dr. Kutor László
IRA2/21