Hoofdstuk 1- Inleiding
Analoge versus digitale informatiesystemen
discrete grootheid in veelvoud van kwantum (geheel) analoog = continu
(reëel)
digitale systemen: enkel discrete grootheden voorstellen/bewerken + dus
analoge grootheden discretiseren (benaderen met discrete grootheden)
discretisatie bewerkingen – compressie bewerking:
1. discretiseren van onafhankelijke veranderlijke t (horizontaal - tijd)
discretisatiestap Δt = klein t.o.v. van tijdsschaal om analoog goed te
benaderen
te grote discretisatiestap leidt tot incorrecte info
bemonsteren
2. kwantiseren van afhankelijke veranderlijke u (verticaal)
discretisatiestap Δu bepaald door vereiste nauwkeurigheid digitaal
systeem
+ digitale systemen hebben een eindige nauwkeurigheid
asynchrone synchrone systemen
- synchroon: tijd in discrete stappen + centrale klok geeft tempo aan (cfr.
kloksnelheid)
VOORDELEN DIGITALE SYSTEMEN
1) eenvoudige opslag van informatie – geheugen
~ voorstelling discrete grootheden is met eindige nauwkeurigheid en dus
hoeft uitlezen van eerder opgeslagen waarde slechts met dezelfde
beperkte nauwkeurigheid
2) lagere ruisgevoeligheid – redundantie
~ als waarde niet overeenkomt met één van de toegelaten discrete
waarden door een fluctuatie/storing, kan men steeds afronden naar de
dichtstbijzijnde toegelaten discrete waarde (= herstellen discrete
grootheid)
3) keuzevrijheid aangepaste nauwkeurigheid – voorstelling eenvoudig
uitbreidbaar
~ eenvoudig om discrete grootheden met hoge nauwkeurigheid voor te
stellen en te bewerken + discrete voorstelling opbouwen uit meerdere
binaire grootheden (bits) om nauwkeurigheid makkelijk uit te breiden
4) groot dynamisch bereik
~ 3) leidt tot het feit dat de verhouding tussen de kleinste en de grootste
voorstelbare waarde groot kan zijn
, probleem bij analoog:
- ruis zorgt voor ondergrens voor kleinste voorstelbare waarden
(nauwkeurigheid groter dan ruis aan welke betekenis moet je waarde
dan toekennen?)
- fysische beperkingen zorgen voor bovengrens (onveilig)
5) grote flexibiliteit – programmeerbare werking
~ werking afhankelijk van de set van instructies waarmee de programmeur
het gedrag van het systeem, dat door het digitaal systeem wordt
uitgevoerd, heeft vastgelegd + digitaal systeem kan aangepast worden
door gewoon het gedrag van het programma aan te passen
6) complexiteit van digitale systemen – eenvoudig te ontwerpen (modulaire
bouwblokken)
~ complexe digitale systemen kan men module per module ontwerpen
Representatie discrete grootheden
binaire grootheid neemt slechts twee waarden aan (0 of 1) – mutueel exclusieve
toestanden
binaire grootheid = bit meerdere bits combineren tot binaire code
codes met woordlengte N; bestaande uit N bits die 2 N waarden kunnen
voorstellen
byte = binaire code bestaande uit 8 bits – bv. b = b 7b6b5b4b3b2b1b0 = 10011010
~ plaatsgebaseerde getalvoorstellingen – fixed point notatie:
binair getal = binair code die getal voorstelt in tweetellig getalstelsel (grondtal 2)
+ vereenvoudigt fysische implementatie van digitale systemen
decimaal getal – decimale getalstelsel (grondtal 10)
ASCII code (8 bits – 256) definieert binaire codes voor letters en leestekens
context is belangrijk; eenzelfde code kan een decimaal getal of een letter
voorstellen!
(ook pixels en geluidmonsters kunnen met binaire codes worden opgesteld)
UNI-code (32 bits) ook voor Arabische talen door woordlengte langer te maken
kunnen we steeds meer voorstellen
getallen, beelden, teksten, geluid (eender welke grootheid dat een eindig
aantal waarden kan aannemen) kunnen voorstellen met binaire codes
Analoge versus digitale informatiesystemen
discrete grootheid in veelvoud van kwantum (geheel) analoog = continu
(reëel)
digitale systemen: enkel discrete grootheden voorstellen/bewerken + dus
analoge grootheden discretiseren (benaderen met discrete grootheden)
discretisatie bewerkingen – compressie bewerking:
1. discretiseren van onafhankelijke veranderlijke t (horizontaal - tijd)
discretisatiestap Δt = klein t.o.v. van tijdsschaal om analoog goed te
benaderen
te grote discretisatiestap leidt tot incorrecte info
bemonsteren
2. kwantiseren van afhankelijke veranderlijke u (verticaal)
discretisatiestap Δu bepaald door vereiste nauwkeurigheid digitaal
systeem
+ digitale systemen hebben een eindige nauwkeurigheid
asynchrone synchrone systemen
- synchroon: tijd in discrete stappen + centrale klok geeft tempo aan (cfr.
kloksnelheid)
VOORDELEN DIGITALE SYSTEMEN
1) eenvoudige opslag van informatie – geheugen
~ voorstelling discrete grootheden is met eindige nauwkeurigheid en dus
hoeft uitlezen van eerder opgeslagen waarde slechts met dezelfde
beperkte nauwkeurigheid
2) lagere ruisgevoeligheid – redundantie
~ als waarde niet overeenkomt met één van de toegelaten discrete
waarden door een fluctuatie/storing, kan men steeds afronden naar de
dichtstbijzijnde toegelaten discrete waarde (= herstellen discrete
grootheid)
3) keuzevrijheid aangepaste nauwkeurigheid – voorstelling eenvoudig
uitbreidbaar
~ eenvoudig om discrete grootheden met hoge nauwkeurigheid voor te
stellen en te bewerken + discrete voorstelling opbouwen uit meerdere
binaire grootheden (bits) om nauwkeurigheid makkelijk uit te breiden
4) groot dynamisch bereik
~ 3) leidt tot het feit dat de verhouding tussen de kleinste en de grootste
voorstelbare waarde groot kan zijn
, probleem bij analoog:
- ruis zorgt voor ondergrens voor kleinste voorstelbare waarden
(nauwkeurigheid groter dan ruis aan welke betekenis moet je waarde
dan toekennen?)
- fysische beperkingen zorgen voor bovengrens (onveilig)
5) grote flexibiliteit – programmeerbare werking
~ werking afhankelijk van de set van instructies waarmee de programmeur
het gedrag van het systeem, dat door het digitaal systeem wordt
uitgevoerd, heeft vastgelegd + digitaal systeem kan aangepast worden
door gewoon het gedrag van het programma aan te passen
6) complexiteit van digitale systemen – eenvoudig te ontwerpen (modulaire
bouwblokken)
~ complexe digitale systemen kan men module per module ontwerpen
Representatie discrete grootheden
binaire grootheid neemt slechts twee waarden aan (0 of 1) – mutueel exclusieve
toestanden
binaire grootheid = bit meerdere bits combineren tot binaire code
codes met woordlengte N; bestaande uit N bits die 2 N waarden kunnen
voorstellen
byte = binaire code bestaande uit 8 bits – bv. b = b 7b6b5b4b3b2b1b0 = 10011010
~ plaatsgebaseerde getalvoorstellingen – fixed point notatie:
binair getal = binair code die getal voorstelt in tweetellig getalstelsel (grondtal 2)
+ vereenvoudigt fysische implementatie van digitale systemen
decimaal getal – decimale getalstelsel (grondtal 10)
ASCII code (8 bits – 256) definieert binaire codes voor letters en leestekens
context is belangrijk; eenzelfde code kan een decimaal getal of een letter
voorstellen!
(ook pixels en geluidmonsters kunnen met binaire codes worden opgesteld)
UNI-code (32 bits) ook voor Arabische talen door woordlengte langer te maken
kunnen we steeds meer voorstellen
getallen, beelden, teksten, geluid (eender welke grootheid dat een eindig
aantal waarden kan aannemen) kunnen voorstellen met binaire codes
