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, ) ár % hv fv sv hv fv sv 100 % 2015. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/2 t
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? (Netware) Eredetileg a Novell által kidolgozott hálózati operációs rendszer. A hálózat használatához szükséges szoftver(ek) Korszver? (Courseware) tanfolyami szoftver 2015. ősz 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 Pontosság: Korlátozott: 0.01-0.001% Megvalósítás: (műveleti) Erősítőkből építkezik A számítás menete: Párhuzamos A programozás módja: Huzalozás (tanítás) Modell elv: Egy fizikai rendszert egy olyan másik fizikai rendszerrel (Analogonnal) utánozunk, amely ugyanazzal a matematikai összefüggéssel írható le mint az eredeti rendszer. 2015. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/5
Fogaskerekes analóg számoló berendezés 2015. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/6
Fizikai rendszerek megfeleltetése c m y i c L r R d 2 y dy m * + r * + cy = 0 dt 2 dt d 2 i di L* + R* + ci = 0 dt 2 dt 2015. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László 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 feldolgozás céljából létrehozott jel 2015. ősz Óbudai Egyetem NIK, Dr. Kutor László IRA2/14
Analóg jelek osztályai Periodikus jelek Harmonikus rezgések Általános periodikus jelek Determinisztikus jelek Analóg jelek Nem periodikus jelek Átmeneti folyamatok Kváziperiodikus folyamatok Nem determinisztikus jelek 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