Практически любое инженерное устройство имеет целью своего функционирования то или иное преобразование энергии или преобразование информации. Задачей любой системы управления в самом общем смысле является обработка информации о текущем режиме работы управляемого объекта и выработка на основе этого управляющих сигналов с целью приближения текущего режима работы объекта к заданному. Под обработкой информации в данном случае подразумевается решение тем или иным способом уравнений состояния системы.
В электронных устройствах существуют два основных способа обработки информации: аналоговый и цифровой.
Принципиальной особенностью аналогового способа обработки информации является возможность плавного в известных пределах) изменения величин электрических сигналов, соответствующих переменным системы. Все преобразования осуществляются практически мгновенно.
При цифровом способе обработки информации каждой переменной величине в системе ставится в соответствие ее цифровой код. Функциональные зависимости в системе реализуются путем непосредственного решения уравнений системы теми или иными численными методами по заранее заложенной программе. Устройство, реализующее это решение называется процессором.
ЧТО ТАКОЕ АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ [Уроки Ардуино #10]
Отличительной особенностью цифровых систем управления является дискретизация сигнала по уровню, величина которой определяется разрядностью производимых вычислений. Так, в случае 8-разрядной системы, весь диапазон изменения значения сигнала делится на 256 участков и цифровой код, соответствующий этому сигналу может принимать лишь одно из 256 значений. Это, очевидно, накладывает ограничение на точность цифровой системы управления.
Вследствие этого, долгое время в прецизионных системах продолжали (и в ряде случаев продолжают) использовать аналоговые методы обработки информации. Проведем сравнительный анализ. Пусть в аналоговой системе некоторый сигнал, в амплитуде которого заложена информация, может изменяться в пределах от 0 до 10 В. Уровень шума при этом не превышает 1 мВ. Для достоверной передачи информации, исключающей влияние шумов, минимальное приращение сигнала должно составлять как минимум 1 мВ.
Для передачи такого же количества информации в цифровом коде необходимо иметь разрядность как минимум 14 двоичных разрядов. Следовательно, цифровые системы с меньшей разрядностью будут уступать по точности описанной аналоговой системе. Однако, при наличии разрядности, большей чем 14 бит цифровая система может не только не уступать, но и превосходить по точности аналоговую поскольку ее параметры не изменяются с течением времени и не таких внешних факторов как температура, влажность и т.п., что в большой степени присуще практически всем аналоговым системам.
Второй отличительной особенностью микропроцессорных систем является последовательное во времени выполнение команд процессором. Все команды, каждая из которых имеет конечное время выполнения, исполняются последовательно, одна за другой. Следовательно, от момента начала выполнения алгоритма до получения конечного результата проходит некоторый интервал времени.
Профессия:Мастер по обработке цифровой информации.
Это отрицательно сказывается на быстродействии цифровых систем, и, в частности, на области устойчивости и полосе пропускания цифровых систем управления. Однако, процесс повышения быстродействия микропроцессорных устройств идет неуклонно вперед и в настоящее время существуют микропроцессоры, минимальное время выполнения команды у которых достигает 5 нс. С помощью современных микропроцессоров уже сегодня возможно создавать системы управления с полосой пропускания в десятки и даже сотни Кгц.
Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно.
Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!
В свою очередь, аналоговые системы несмотря на практически мгновенное протекание сигналов также обладают конечным быстродействием из-за не идеальности компонентов и наличия паразитных реактивных связей в системе. Временные параметры цифровых систем, в отличие от аналоговых, не изменяются с течением времени и не зависят от внешних факторов.
Т.о., в настоящее время, благодаря всему вышеперечисленному идет полномасштабное внедрение микропроцессорной техники практически во все сферы деятельности, где еще вчера господствовали аналоговые методы обработки информации.
В современной преобразовательной технике микроконтроллеры выполняют не только роль непосредственного управления полупроводниковым преобразователем за счет встроенных специализированных периферийных устройств, но и роль цифрового регулятора, системы защиты и диагностики, а также системы связи с технологической сетью высшего уровня.
В последнее время появился ряд микроконтроллеров, специализированных для задач управления полупроводниковыми преобразователями. Их вычислительное ядро, построенное, как правило, на базе т.н. “процессоров цифровой обработки сигналов”, адаптировано на выполнение рекуррентных полиномиальных алгоритмов цифрового регулирования. Встроенные периферийные устройства включают в себя многоканальные генераторы ШИМ-сигналов, аналого-цифровые преобразователи, блоки векторных преобразований координат, таймеры-счетчики, Watcdog-таймеры и т.д. Примерами таких устройств могут служить микроконтроллеры ADMC330 фирмы Analog Devices, TMS320C240 фирмы Texas Instruments, 56800 фирмы Motorola, векторный сопроцессор ADMC200 фирмы Analog Devices.
Первый процессор, как программно функционирующее устройство, способное выполнять арифметические и логические операции, а так же осуществлять ветвление алгоритма своего функционирования в зависимости от результата предыдущих вычислений, был создан в 40-е годы нашего столетия в США специалистами фирмы IBM. Он представлял собой устройство на электо-механических реле, занимал несколько этажей здания, имел крайне низкое быстродействие и надежность, и был пригоден лишь для очень узкого класса специфических вычислений. По мере прогресса электронной техники усовершенствовалась и элементная база для построения процессоров.
Появлялись процессоры на электронных лампах, транзисторах, дискретных логических микросхемах малой степени интеграции. По мере совершенствования процессоры имели все меньшие габаритные размеры, потребляли все меньше энергии, обладали все большей производительностью и надежностью. Однако они все еще были мало пригодны для выполнения операций управления в реальном масштабе времени, а по тому использовались в основном только для определенного класса вычислительных задач.
Настоящая революция в вычислительной технике произошла после появления первого т.н. “микропроцессора”, т.е. процессора, выполненного в виде одной микросхемы большой степени интеграции. Это был 4-разрядный микропроцессор 4004 фирмы INTEL. В 1973 г. фирма INTEL выпускает 8-разрядный микропроцессор 8080, а в 1978 г. — 16-разрядный микропроцессор 8086, имеющий 29 тысяч транзисторов на кристалле и начальную стоимость 360$.
Эволюция микропроцессоров имела все ускоряющиеся темпы и появившийся на рынке в 1993 г. микропроцессор INTEL PENTIUM имел уже 3.2. млн. транзисторов на кристалле и начальную стоимость 878$. Основными направлениями эволюции микропроцессоров являлись (и являются) увеличение разрядности одновременно производимых вычислений и уменьшение времени выполнения вычислений.
Микропроцессор-программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное в виде одной (или нескольких) интегральной схемы с высокой степенью интеграции электронных элементов.
Уменьшение стоимости, потребляемой мощности и габаритных размеров, повышение надежности и производительности микропроцессоров способствовали значительному расширению сферы их использования. Наряду с традиционными вычислительными системами они все чаще стали использоваться в задачах управления. При этом перед микропроцессором ставились задачи программного управления различными периферийными объектами в реальном масштабе времени.
Получите консультацию: 8 (800) 600-76-83
Звонок по России бесплатный!
Источник: center-yf.ru
VII-7) Назначение, разновидности и функциональные возможности программ графических изображений.
Графические программы — программное обеспечение, позволяющее создавать, редактировать или просматривать графические файлы.
Компьютерную графику можно разделить на три категории — растровая графика, векторная графика и трёхмерная графика. Многие графические программы предназначены для обработки только векторного изображения или только растра, но существуют и программы, сочетающие оба типа. Достаточно просто преобразовать векторное изображение в растр, обратная задача является достаточно сложной, но существуют программы и для этого (т. н. вектор заторы). Программы для работы с трёхмерной графикой могут использовать как векторные (например, для построения сложных объектов), так и растровые (например, в качестве текстур) изображения.
Применение.
Использование графических редакторов для генерирования схем по вышивке, бисер оплетению и вязанию. При помощи графических редакторов (например, EmbroBox или BeadsWicker) можно создавать схемы для выполнения работ в разных техниках (например, «ткачество», «мозаика» или «кирпичный стежок»), а также ажурные схемы.
За основу можно взять любую фотографию или отсканированный рисунок (в форматах BMP, JPEG, GIF). Готовую схему можно распечатать, в том числе и с использованием условных обозначений цвета, а можно сохранить как цифровой рисунок в наиболее удобном для художника формате (см. выше). Особенно полезной функцией в подобных редакторах является настройка количества используемых в вышивке/плетении цветов. Художник может сделать как полноцветную схему, так и эскиз для работы, выполненной в ограниченной цветовой палитре (например, эскиз для вышивки крестом полотенца, выполняющейся черными и красными нитками по белому полю).
Возможности.
Графический редактор позволяет быстро и эффективно отредактировать фотографию, создать монтаж, и даже нарисовать рисунок «с чистого листа». Как инструмент для художника он, может быть, может показаться не таким удобным, как специально для этого предназначенные графические редакторы, но это только на первый взгляд. Программа имеет все необходимые средства для рисования, начиная от простейшего пера, с изменяемой и легко настраиваемой «кистью», до множества цветовых палитр, которые позволяют «смешивать» цвета в любой пропорции. Имеются и инструменты векторной графики, которые зачастую позволяют значительно ускорить и облегчить работу. А если заняться рисованием на профессиональном уровне, то программа позволяет легко подключить графический планшет и полностью реализовать свои фантазии.
Разновидности.
| 1) Графический редактор Paint — простой однооконный графический редактор, который позволяет создавать и редактировать достаточно сложные рисунки.Окно графического редактора Paint имеет стандартный вид. 2) Photoshop фирмы Adobe многооконный графический редактор позволяет создавать и редактировать сложные рисунки, а также обрабатывать графические изображения (фотографии). Содержит множество фильтров для обработки фотографий (изменение яркости, контрастности и т.д.). 3) Программа Microsoft Draw — входящая в комплект MS Office. Эта программа служит для создания различных рисунков, схем. Обычно вызывается из MS Word. 4) Adobe Illustrator, Corel Draw — программы используются в издательском деле, позволяет создавать сложные векторные изображения. |
VIII-8) Назначение, разновидности и функциональные возможности программ обработки видео- и мультимедиа контента.
Видеоредактор — компьютерная программа, включающая в себя набор инструментов, которые позволяют осуществлять нелинейный монтаж видео- и звуковых файлов на компьютере. Кроме того, большинство видеоредакторов позволяют создавать и накладывать титры, осуществлять цветовую и тональную коррекцию изображения, микшировать звук и создавать спецэффекты. Программы профессионального назначения позволяют синхронизировать звук с изображением по временному коду.
Назначение.
Сoздaниe видeoфильмoв мoжeт cтaть oчeнь цeнным умeниeм в пpaктикe работы учитeля инфopмaтики. Aвтopcкий видeoфильм – этo cpeдcтвo цeлeнaпpaвлeннoгo нaгляднoгo oбучeния, пoвышaющий интepec шкoльникoв к пpeдмeту. C дpугoй cтopoны, oбучeниe coздaнию видeo c paзличными cпeцэффeктaми может содействовать тaкжe пpoфopиeнтaциoннoму вocпитaнию.
Возможности.
Захват
Помимо возможности загружать готовые видеофайлы, многие редакторы позволяют захватывать видео, то есть сохранять видеопоток в файл. Как правило, фонограмма записывается одновременно с видео, но также может быть записана позже, при монтаже, в виде аудио комментариев или дополнительного звукового сопровождения.
В целях экономии дискового пространства видеопоток при захвате сжимается, то есть кодируется с применением алгоритмов компрессии. Выбор параметров кодирования зависит от возможностей компьютера или монтажной станции, разумного соотношения размера файла и качества видео, а также от дальнейших намерений по использованию этого файла.
Монтаж
Простейшим возможностями монтажа обладают все видео редакторы, как то возможность разрезать или склеивать фрагменты видео и звука. Но более продвинутые приложения имеют намного больше возможностей, позволяющие изменять характеристики видео, создавать различные переходы между роликами, изменять масштаб и формат видео, добавлять и устранять шум, производить цветовую коррекцию, добавлять титры и графику, управлять звуковой дорожкой, наконец, создавать стереоскопическое видео (3D).
Разновидности.
Sony Vegas — профессиональная программа для многодорожечной записи, редактирования и монтажа видео и аудио потоков.
Vegas предлагает неограниченное количество видео- и аудио-дорожек, продвинутые инструменты для обработки звука, поддержку многоканального ввода-вывода в режиме полного дуплекса (для вывода сигнала можно задействовать 26 физических выходов с независимой шиной микширования на каждом), ресемплинг в реальном времени, автоматическое создание кроссфейдов, синхронизация посредством MIDI Time Code и MIDI Clock, дизеринг (с нойс-шейпингом) на выходах подгрупп и 24/32-разрядный звук с частотой дискретизации 192 кГц. Для обработки звука в реальном времени можно установить в разрыв каждой дорожки четырех-полосный параметрический эквалайзер и компрессор, а также использовать 32 посыла на подключаемые модули формата DirectX.
AdobePremierePro-профессиональная программа нелинейного видеомонтажа компании Adobe Systems. Является наследником программы Adobe Premiere (последняя вышедшая версия которой носила номер 6.5). Первая версия программы (она же Adobe Premiere 7) вышла 21 августа 2003 года для операционных систем семейства Windows. Начиная с третьей версии программа стала доступной и для операционных систем OS X. Первые две версии выходили отдельными продуктами, третья версия вышла в составе пакета Adobe Creative Suite 3
Источник: cyberpedia.su
Лекция 8. Программные средства обработки информации (окончание)
Прикладным называется программное обеспечение (ПО), предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Часто такие программы называют приложениями.
Спектр проблемных областей в настоящее время весьма широк и включает в себя по крайней мере следующие: промышленное производство, инженерную практику, научные исследования, медицину, управление (менеджмент), делопроизводство, издательскую деятельность, образование и т. д.
Из всего разнообразия прикладного ПО выделяют группу наиболее распространенных программ (типовые пакеты и программы), которые можно использовать во многих областях человеческой деятельности.
К типовому прикладному ПО относят следующие программы:
- текстовые процессоры;
- табличные процессоры;
- системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);
- системы управления базами данных;
- экспертные системы;
- программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных.
8.2. Системы программирования
Системы программирования, или средства разработки программ (IDE – Integrated Develop Environment – дословно «интегрированная среда для разработки»), используются для разработки нового программного обеспечения, как системного, так и прикладного. К ним относятся такие системы, как, например, Turbo Basic, Turbo Pascal, Fortran Power Station, Delphi и др. Указанные системы включают входной язык программирования (Basic, Pascal, Fortran, Object Pascal и др.), компилятор, редактор связей, отладчик, а также справочную систему, содержащую описание входного языка программирования и описание работы с самой системой.
8.3. Классификация программного обеспечения
Все пакеты прикладных программ (ППП) могут быть разбиты на три группы: пакеты, расширяющие возможности операционных систем; пакеты общего назначения; пакеты, ориентированные на работу в АСУ. Пакеты прикладных программ, реализующие возможности операционных систем, обеспечивают функционирование ЭВМ различных конфигураций.
К ним относятся пакеты, обеспечивающие работу многомашинных комплексов типовых конфигураций, диалоговые системы, системы для работы в реальном масштабе времени, удаленную пакетную обработку. Пакеты прикладных программ общего назначения включают в себя набор программ для широкого круга применений: для алфавитно-цифровых и графических дисплеев, графопостроителей, систем программирования для языков PL/1, СИМУЛА 67, систем программирования для специальных языков, а также для научно-технических расчетов, математического программирования, обработки матриц, различного вида моделирования, решения задач теории массового обслуживания и т.д.
Пакеты, ориентированные на работу в АСУ, включают в себя набор программ для общецелевых систем обработки банков данных; информационно-поисковых систем общего назначения, систем обработки документов. Пакеты прикладных программ являются наиболее динамично развивающейся частью программного обеспечения: круг решаемых с помощью ППП задач постепенно расширяется.
Во многом внедрение компьютеров практически во все сферы деятельности стало возможным благодаря появлению новых и совершенствованию существующих ППП. Структура и принципы построения ППП зависят от класса ЭВМ и операционной системы, в рамках которой этот пакет будет функционировать.
Наибольшее количество разнообразных ППП создано для IBM PC-совместимых компьютеров с операционными системами MS DOS и Windows. Классификация этих пакетов программ по функционально-организационному признаку представлена на рис 8.1. Каждая группа пакетов имеет свои проблемы организации, трудности разработки и создания.
Каждый пакет в зависимости от ЭВМ и его назначения реализуется на конкретном языке программирования в соответствии с требованиями, предъявляемыми к пакету, и возможностями языка. В приведенной классификации не указаны игровые программы – они не являются инструментом для автоматизации, профессиональной деятельности и предназначены для доступа. Отсутствие программ-переводчиков, орфографии, электронных словарей связано с тем, что эти программы являются функциональным дополнением ППП типа редактора текста, презентации и т. п. Наблюдается тенденция включения этих программ в состав ППП. Существующие ППП охватывают почти все сферы человеческой деятельности, связанной с обработкой информации. Развитие и совершенствование ППП – поступательный процесс, поэтому следует ожидать появления новых ППП, возможности которых превзойдут достижения настоящих пакетов.
| Пакеты прикладных программ | ||||||||||||||
| Проблемно-ориентированные | Интегрированные | |||||||||||||
| Текстовые процессоры | Полносвязанные | |||||||||||||
| НИС | Объектно-связанные | |||||||||||||
| Профессиональные | Пользовательские | |||||||||||||
| Графические редакторы | ||||||||||||||
| Растровые | Векторные | |||||||||||||
| Демонстрационная графика | ||||||||||||||
| Системы мультимедиа | ||||||||||||||
| САПР | ||||||||||||||
| Организаторы работ | ||||||||||||||
| Табличные процессоры | ||||||||||||||
| СУБД | ||||||||||||||
| Распознавание символов | ||||||||||||||
| Финансовые, аналитико-статистические | ||||||||||||||
| Рис. 8.1. Классификация пакетов прикладных программ | ||||||||||||||
Источник: studfile.net