Модем, передающий информацию со скоростью 128000 бит/с, передал файл с несжатым стереозвуком

Обновлено: 08.07.2024

<р>1. Известный исходный символ и его вероятность следующие:
исходный символ a a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7
вероятность p(a) 0,20 0,20 0,15 0,15 0,10 0,10 0,10
Попробуйте найти: его Код Хаффмана и средняя длина кода.

Решение:
(1) код Хаффмана
a1 0,20
a2 0,20
a3 0,15
a4 0,15
a5 0,10
a6 0,10
a7 0,10
Вероятность исходного символа Длина кодового слова Хаффмана
a1 0,20 10 2
a2 0,20 11 2
a3 0,15 001 3
a4 0,15 010 3< br />a5 0,10 011 3
a6 0,10 0000 4
a7 0,10 0001 4 (2) Средняя длина кода

<р>2. Исходные символы и их вероятности следующие:
a a1 a2 a3 a4 a5
p(a) 0,5 0,25 0,125 0,0625 0,0625
Найдите его код Хаффмана и среднюю длину кода.
Просмотреть изображение
Просмотреть изображение
Код Хаффмана:
X1=0
X2=10
X3=110
X4=1110
X5=1111
(2) Длина кода: X1=1; Х2=2; Х3=3; Х4=4; X5=4
средний код Длина=1×0,5+2×0,25+3×0,125+4×(0,0625+0,0625)=1,875

<р>3. Подсчитайте, сколько минут можно воспроизвести диск объемом 650 Мб,
используя звуковой файл, записанный с частотой дискретизации 22,05 кГц, разрешением 16 бит и двухканальной записью. (Перечислите формулу и напишите процесс вычисления)
Решение: Хранение (байт/сек) = (частота дискретизации × длина слова квантования × количество каналов)/8
хранилище (байт/мин) = (выборка частота × квантование) Длина слова × количество каналов × 60)/8
= 22,05 × 1000 × 16 × 2 × 60/8/1024/1024 = 5,04 МБ
Диск объемом 650 Мб можно воспроизвести: 650 /5.04= 129 минут

<р>4. Рассчитайте частоту дискретизации 22,05 кГц, длину слова 16 бит и двухканальное воспроизведение аудиосигнала в течение 1 минуты. Какой объем
памяти требуется? (Перечислите формулу и напишите процесс вычисления)
Решение: объем памяти (байт/сек) = (частота дискретизации × длина слова квантования × количество каналов)/8
емкость памяти (байт/мин) = (частота дискретизации × длина слова квантования × количество каналов × 60)/8
= (22,05 × 1000 × 16 × 2 × 60)/8
= 5,29 МБ

<р>5. Обычно разрешение 17-дюймового монитора установлено на 1024×768. Если нам требуется
256 цветов изображения для отображения на этом мониторе, сколько памяти дисплея требуется для графической карты этого компьютера? (Перечислите формулу
и напишите процесс вычисления)
Решение: Размер памяти дисплея = разрешение × глубина цвета/8
= 1024 × 768 ×
= 0,75 МБ

Сколько это МБ? (Перечислите формулу и напишите процесс вычисления)
Решение: Размер данных = размер статического изображения (длина × ширина × глубина цвета изображения/8) × частота кадров × время
= 640 × 480 × 8 /8 × 3600 × 25/1024/1024
= 26367 МБ

(1) Растровое изображение: объем данных = (разрешение × глубина цвета) ÷ 8 (байт).
В качестве примера возьмем растровое изображение с реальным цветом и средним цветов изображения
16777216. Если глубина цвета 24b, объем данных: (640×480×24) ÷ 8=900 (КБ)

(2) Звук: объем данных = (частота дискретизации × количество битов квантования × номер канала × продолжительность звука) ÷ 8 (байт)
Частота дискретизации телефона — 8 кГц, бит квантования — 8 бит, и количество каналов равно 1. Объем голосовых данных в час составляет:
(8k×8×1×3600)÷8=28125(КБ)≈27,47(МБ)

<р>8. Пример: частота дискретизации аудио компакт-диска составляет 44,1 кГц, 16-битный двоичный уровень оцифровки, 2-канальное стерео,
и объем памяти, занимаемый после оцифровки, вычисляется. Если песня длится 4 минуты, а объем компакт-диска составляет 600 МБ, то
на компакт-диске может храниться несколько таких песен.

Решение: Количество квантований в секунду: 44,1 кГц×16×2÷8=176,4(КБ)
Емкость 4 минут: 176,4КБ ×60×4=42336КБ ≈42,336МБ
Песни, хранящиеся на компакт-диске: 600 МБ ÷ 42,336 МБ ≈ 14

<р>9. Пример: изображение размером 512×480 пикселей, каждый пиксель представлен 24-битным двоичным числом (24b/пиксель(bpp)), выход этого изображения после алгоритма сжатия составляет 15 КБ, рассчитайте степень сжатия алгоритма.

B=(h×w×c) ÷ 8
Пример: Каков размер бинарного изображения с разрешением 640×480 (глубина изображения равна 1)?
B= (640×480×1) ÷ 8=38400 (B)
изображение того же размера, если отображается 256 цветов, то есть глубина изображения 8 бит (2
/>8 = 256), тогда:
B= (640×480× 8) ÷ 8=307200 (B)

Выполните для него кодирование Хаффмана и рассчитайте его среднюю длину кода. (Поскольку ответ не уникален, унифицированное требование таково: символу высокой вероятности
присваивается 0, символу низкой вероятности присваивается 1, верхнему - 0 при той же вероятности, а нижнему - 1. .)
2. В источнике X 16 случайных событий, то есть n=16.Вероятность каждого случайного события составляет:
Х 1 ~ Х 8 =1/32; Х 9 ~ Х 12 = 1/16; X 13 ~X 16 = 1/8, пожалуйста, напишите формулу информационной энтропии и рассчитайте буквенную энтропию источника X.
Просмотреть изображение

Канал записывает звуковые файлы. (Перечислите формулу и напишите процесс вычисления)
Решение: Хранение (байт/сек) = (частота дискретизации × длина слова квантования × количество каналов)/8
хранилище (байт/мин) = (выборка частота × квантование) Длина слова × количество каналов × 60)/8
= 22,05 × 1000 × 16 × 2 × 60/8/1024/1024 = 5,04 МБ
Диск объемом 650 Мб можно воспроизвести: 650 /5.04= 129 минут

Сколько байт это емкость? (Перечислите формулу и запишите процесс вычисления)
Решение: Емкость памяти (байт/сек) = (частота дискретизации × длина слова квантования × номер канала)/8
емкость памяти (байт/минута) = (частота дискретизации × длина слова квантования × количество каналов × 60)/8
=(22,05×1000×16×2×60)/8
= 5,29 МБ

И запишите процесс расчета)
Решение: Размер памяти дисплея = разрешение × глубина цвета/8
= 1024 × 768 ×
= 0,75 МБ

Какова сумма в МБ? (Перечислите формулу и напишите процесс вычисления)
Решение: Размер данных = размер статического изображения (длина × ширина × глубина цвета изображения/8) × частота кадров × время
= 640 × 480 × 8 /8 × 3600 × 30/1024/1024
= 31640 МБ

Просмотр изображения
решение:
(1) Идея кодирования алгоритма сжатия Хаффмана:
① Расположите исходные символы в порядке убывания вероятности.
② Сложите две наименьшие вероятности вместе как вероятность нового символа.
③ Повторяйте шаги 1 и 2, пока сумма вероятностей не станет равной 1.
④ После выполнения вышеуказанных шагов вернитесь по пути кодирования.
Кодовое дерево Хаффмана:
Просмотр изображения
(2) Код Хаффмана:
Просмотр изображения
(3) Средняя длина кода:
Просмотр изображения

Какой уровень тона? (5) Рассчитайте частоту дискретизации 22,05 кГц, разрядность 16 бит и двухканальное воспроизведение звукового сигнала в течение 1 минуты. Сколько байт памяти необходимо без технологии сжатия? (Требуется формула,
напишите процесс вычисления)
Решение:
(1) Для достижения аналого-цифрового преобразования форму волны аналогового аудиосигнала необходимо разделить, чтобы преобразовать его в цифровой сигнал. Этот метод
называется выборкой.
(2) Согласно теории Найквиста, только когда частота дискретизации более чем в два раза выше самой высокой частоты звукового сигнала,
звук, представленный цифровым сигналом, может быть восстановлен до исходного звука, и частота дискретизации должна быть не менее 40 кГц.
(3) Цифровое представление амплитуды звуковой волны называется квантованием звука.
(4) Уровень амплитуды звука составляет 2
16
= 512 уровней квантования.
(5) Емкость памяти (байт/с) = (частота дискретизации × длина слова квантования × количество каналов)/8
емкость памяти (байт/мин) = (частота дискретизации × длина слова квантования × число каналов × 60)/8
= (22,05×1000×16×2×60)/8
= 5,29 МБ

(2) Цветное изображение с разрешением 320 240 выводится на экран с разрешением монитора 640 480. Каков размер изображения на экране в это время?
(3) Один кадр цветного изображения с разрешением 640×480, глубина изображения 24 бита, без сжатия, сколько байт памяти необходимо для изображения?
(4) Сколько цветов может быть на этом изображении?
(5)
Рассчитано на 30 кадров в секунду, сколько памяти требуется для одной минуты воспроизведения? (6)
Как долго можно воспроизводить диск емкостью 650 МБ без сжатия данных? (Необходимо указать формулу и записать процесс расчета)
Решение:
(1) Разрешение изображения — это размер оцифрованного изображения, выраженный в пикселях по горизонтали и вертикали. Разрешение экрана также называют
разрешением экрана, которое представляет собой количество пикселей по горизонтали и вертикали на экране. Разрешение изображения фактически определяет
качество отображения изображения, даже если увеличить разрешение экрана, это не может реально улучшить качество изображения.
(2) (320 240)/( 640×480) = 1/4 Размер изображения на экране составляет всего 1/4 всего экрана.
(3) 640×480×24/8 = 921,6 КБ Для изображения требуется 921,6 КБ дискового пространства.
(4) 2
24 =16777216
На этом изображении 16777216 цветов.
(5) 921,6 КБ × 30 × 60 = 1658,9 МБ Для воспроизведения одной минуты требуется 1658,9 МБ.
(6) 650 МБ/(921,6 КБ × 30) = 23,5 секунды можно воспроизвести 23,5 секунды.
Просмотреть изображение

23.Система делит передаваемый информационный блок на 7 сегментов фиксированной длины 4 бита и использует четность как по горизонтали, так и по вертикали. Пожалуйста, заполните пустые биты следующей матрицы и
рассчитайте эффективность кодирования.
Просмотреть изображение

Кадр размером 500 бит отправляется с одного конца шины на другой конец. Каково время от начала передачи до окончания приема (независимо от коллизии и задержки ретранслятора)? Если две самые удаленные друг от друга станции отправляют данные одновременно, сколько времени потребуется двум станциям, чтобы обнаружить конфликт?

(1) Если самая дальняя станция отправляет данные одновременно, время от начала отправки до конца приема состоит из двух частей:
(1000/200)+ (500/10) =5+50=55 мкм.
(2) Если данные отправляются одновременно, время, когда возникает конфликт, находится в средней точке, но после конфликта их необходимо отправить обратно в точку отправки, поэтому общее расстояние передачи сигнал: 1000м.
Так что затраченное время: 1000/200=5 мкм

Какие из хостов со следующими IP-адресами находятся в одной подсети? Подсчитайте и объясните почему.
157.66.141.88 157.66.131.76 157.66.99.76 157.66.67.76
Ответ:
Потому что выбрана маска подсети 255.255.224.0. Объясните, что в третьем байте каждые 32 устройства делятся на одну и ту же подсеть. Таким образом,
сегмент подсети выглядит следующим образом:
первый сегмент подсети: 157.66. 0. XXX ~ 157. 66. 31. XXX
второй сегмент подсети: 157.66.32. XXX ~ 157. 66. 63. XXX
третий сегмент подсети: 157.66.64. XXX ~ 157. 66. 95.
4-й сегмент подсети XXX: 157.66.96. XXX ~ 157. 66. 127.
Пятый сегмент подсети XXX: 157.66.128. XXX ~ 157. 66. 159.
6-й сегмент подсети XXX: 157.66.160. XXX ~ 157. 66. 191.
7-й сегмент подсети XXX: 157.66.192. XXX ~ 157. 66. 223.
Восьмой сегмент подсети XXX: 157.66.224. ХХХ ~ 157.66.255.ХХХ
можно вывести из этого: 157.66.141.88 и 157.66.131 находятся в одной подсети. Другие машины больше не находятся в той же подсети.
Этот вопрос можно объяснить и так:
Пусть маска подсети 255.255.224.0 и каждый IP-адрес выполняет операцию «И», а хосты с одной сетевой частью должны находиться в одной подсети. this
157.66.141.88 и 157.66.131.76 в вопросе и маска подсети получают одинаковый результат после операции И, поэтому они находятся в одной подсети.

Какова ставка?
Ответ: Количество дискретных значений каждого символа равно: 8×4=32, поэтому каждый символ может содержать 5 бит.
Таким образом, максимальная скорость передачи данных: 2400×5=12000 бит/с.

(1) Запишите соответствующую таблицу отношений значения S 2 S 1 S 0 и позиции кода ошибки. (2) Полученное кодовое слово представляет собой 6 a 5 a 4 a 3 a 2 a 1 a 0 =1010100, спросите, есть ли ошибка при передаче и почему? (3)
в случае ошибки не более одной цифры, спросите (2) Каков бит информации об отправке отправляющей стороны?
Просмотр изображения
Ответ:
1) Соответствующая таблица:
Просмотр изображения
Если принимающий конечный код равен 1010100, это означает, что значение S 2 S 1 S 0 равен 100, а не 000, поэтому код приема неправильный. Поскольку значение S 2 S 1 S 0 равно
100, то есть цифровой бит, соответствующий a2, неверен, поэтому правильный код отправки: 1010000

Ответ: То есть цифровой бит, соответствующий a2, неверен, поэтому правильный код отправки: 1010000

28. Компания использует выделенную линию для связи с филиалами в других местах. Скорость передачи данных используемого модема составляет 2400 бит/с, а размер существующих данных составляет 12×106 байт. Если он отправляется асинхронно, без бита четности и 1 стопового бита, сколько времени (в секундах) потребуется, по крайней мере, для завершения передачи? (Время задержки распространения сигнала без данных на линии игнорируется)
Ответ:
Решение: Для асинхронной передачи байта данных необходимо добавить один стартовый бит и один стоповый бит. На самом деле нужно передать 10 бит.
Просмотреть изображение

Ответ: Сначала рассчитайте скорость передачи данных, чтобы она достигла 192 кбит/с, количество битов, которые будут переноситься в каждом символе:
192÷32÷2=3.
То есть каждый символ должен нести 3 бита данных, то есть необходимо 8 разных дискретных значений. Поскольку каждая фаза имеет 2 различных уровня, каждому
символу требуется как минимум 4 различных фазы.

Ответ: (9600 × 2 × 60) ÷ (2 × 8 × (8 + 1 + 1)/8)
= (9600 × 2 × 60) ÷ 20
= 57600 (кит. символов)

Ответ: (1) 1000 бит/10 Мбит/с+2 км/200 м/с
=100 мкс + 10 мкс
=110 мкс
(2) (2 км/200 м/с)/2 = 5 мс

Вопрос: (1) Можно ли использовать исходную телефонную линию? (2) Нужно ли покупать новое интерфейсное оборудование? Какое оборудование?
(3) В чем смысл 2B+D BRI? (4) Позвонить (отправить факс) после подключения Можно ли это сделать одновременно с Интернетом? Почему?

Ответ:
(1) Вы можете использовать исходную телефонную линию.
(2) Вам необходимо приобрести выделенный модем ISDN.
(3) BRI относится к интерфейсу с базовой скоростью, а именно 2B+D, что означает 2 информационных канала по 64 кбит/с и 1 сигнальный канал по 16 кбит/с.
(4) Это можно сделать одновременно, поскольку для доступа в Интернет и телефонных звонков используются разные каналы. Эти двое не могут мешать друг другу.

Доступ к локальной сети, коммутируемый доступ, доступ через ADSL, доступ через кабельный модем и т. д.

Необходимо передавать 30 изображений в секунду. В: Если он передается через Ethernet со скоростью 100 Мбит/с, может ли он соответствовать требованию передачи 30 кадров в секунду? (
Объясните причину расчетом)

Ответ: 1. Рассчитайте, сколько сравнительной информации должно передаваться в секунду, чтобы реализовать передачу 30 изображений в секунду.
480 × 640 × 3 × 8 × 30 = 221 Мбит.
Поскольку 221Mbit>100Mbit, 100Mbps Ethernet не может обеспечить передачу 30 изображений в секунду.

(1) Рассчитайте максимальную задержку распространения сигнала.
(2) Проиллюстрируйте, как генерируются конфликты, и рассчитайте время обнаружения конфликта в наихудшем случае.

Ответ: (1) Максимальная задержка распространения сигнала — это время, необходимое для передачи сигнала от одного конца к самому дальнему:
(1000 м)/(200 м/мкм) = 5 мкм< br />(2) Если станция не находит конфликт во время мониторинга, то Начать отправку данных. Из-за задержки распространения другая станция
также отправила данные, поскольку не отслеживала конфликт. Поскольку оба сайта отправляли данные, конфликт был обнаружен в следующий раз.
Наихудшая конфликтная ситуация: предположим, что двумя самыми удаленными сайтами являются A и B. A начинает отправлять данные после того, как не отслеживает конфликт. Когда
внешний конец потока данных, отправляемого A, приближается к точке B, точка B также должна отправить данные. В это время B отправил данные, потому что не обнаружил конфликта, поэтому конфликт возник немедленно. Когда конфликтующий сигнал подается обратно в точку А, сигнал, эквивалентный точке А, проходит в два раза больше наибольшего расстояния.
Время: (1000 м)/(200 м/мкм) × 2
＝5 мкм ×2
＝10 мкм

38. Надзорные отношения Ruo Hamming Code:
View Image

(1) Если отправляемая информация: a 6 a 5 a 4 a 3 = 1101, каково количество избыточных битов a 2 a 1 a 0?
(2) Какова эффективность кодирования кода Хэмминга?
Ответ:
Просмотр изображения

Ответ: (1) Эффективная скорость передачи данных в системе. (2) Сколько времени требуется системе для отправки данных?
(1) 8/(1+8+1)=80%
(2) Время, необходимое системе для отправки 10000 байт данных:
(10000×8)/( 9600 * 80%)
= 1000/96 = 10,42 с

Варианты: моно (один канал) или стерео (два канала, правый/левый): чередование находится в одном файле; или сплит-стерео находится в двух отдельных файлах.

Частота дискретизации указана в герцах (Гц) или "циклах в секунду":
Используйте 44 100 Гц (44,1 кГц) = частота дискретизации CD-качества для профессионального аудио. Каждый семпл содержит 16 бит информации.

Размеры файлов
Это огромный объем информации: 2 дорожки * 44 100 сэмплов в секунду * 16 бит/сэмпл = 1 411 200 бит/с.
Стереозвук CD-качества, 16 бит, 44,1 кГц = 176 кбайт/сек слишком высок для CD-ROM (2x привод ~ 200 кбайт/сек устойчиво) или модемов (28,8
модем ~2,88 кбайт/сек). сек). См. Сжатие ниже.

Хорошее эмпирическое правило: каждая минута 16-битного стереозвука с частотой 44,1 кГц требует около 10 МБ дискового пространства.
Таким образом, на пустой 200-мегабайтный жесткий диск можно записать чуть менее 20 минут стереозвука CD-качества (а именно 19 минут 20 секунд).

Качество звука CD (стерео, 16 бит, 44,1 кГц = 176 кбайт/сек) слишком высокое для CD-ROM (2x привод ~ 200 кбайт/сек устойчиво) или модемов (модем 28,8
~ 2,88 кбайт /сек).
Аудиофайлы, сжатые в другие форматы, такие как rm или MP3, могут быть меньше, занимать меньше места на диске и передаваться быстрее.

Возможные компромиссы между качеством звука и размером файла:
В зависимости от вашего предполагаемого использования звука вы можете пожертвовать некоторым качеством, чтобы уменьшить объем информации, необходимой для оцифрованного звука. Вот некоторые вещи, которые следует учитывать:

Стерео часто можно свернуть в монофонический (однодорожечный) аудиофайл. Если две дорожки суммируются, вся звуковая информация будет сохранена, но информация о направлении будет потеряна. Поскольку компьютерные динамики часто не разнесены на подходящее расстояние, даже стереосигналы скомпрометированы. Переход в моно уменьшит размер файла вдвое.
Частота дискретизации: компьютеры часто предлагают частоты дискретизации 44K, 22K, 11K и 6K (или числа, очень близкие к этим). Частота дискретизации является важным фактором качества звука цифрового файла. Для полнодиапазонных звуков необходимы скорости 22K или 44K, в то время как речь часто приемлема при 11K. Когда вы снижаете частоту дискретизации, звук теряет свои высокие частоты, поэтому для воспроизведения криков певчих птиц вам может понадобиться 44K, но для озвучивания вполне подойдет 11K. Чтобы быть точным, частота дискретизации должна быть в два раза выше самой высокой частоты, которая должна быть оцифрована.

Для преобразования файла можно использовать кодировщик MP3. Но его битовая глубина составляет 128, поэтому размер файла может увеличиться.

Расчет требований к свободному пространству на жестком диске:
Для работы с компьютерным цифровым звуком требуется большое количество места на жестком диске. Если вы планируете создавать новые аудиофайлы на диске, вам потребуется достаточно места на жестком диске для их хранения.

Пример: я записал 13 секунд звука в коридоре ITC, 16-битное стерео, 44 100 Гц. Это файл размером 2,5 М, и его определенно нужно сжать.

Требования к аудиофайлам в байтах в секунду:

Качество звука CD (стерео, 16 бит, 44,1 кГц = 176 кбайт/сек) слишком высокое для CD-ROM (2x привод ~ 200 кбайт/сек устойчиво) или модемов (модем 28,8
~ 2,88 кбайт /сек).

Сжатие кодеком (компрессор/декомпрессор), возможно, для уменьшения размера файла:
Сжатие IMA работает достаточно хорошо для компакт-дисков, но является кросс-платформенным только с QuickTime.
MPEG 1 -- качество компакт-диска
MPEG 3 = MP3 и RealAudio являются наиболее популярными из многочисленных решений для веб-аудио.
Для музыки MIDI является лучшим решением как для компакт-дисков, так и для доставки через Интернет.
Кредиты для вышеуказанного материала:

Встроенная электроника представляет собой соединение схем (процессоров или других интегральных схем) для создания симбиотической системы. Чтобы эти отдельные схемы могли обмениваться информацией, они должны использовать общий протокол связи. Для обмена данными определены сотни коммуникационных протоколов, и, как правило, каждый из них можно разделить на две категории: параллельный или последовательный.

Параллельное и последовательное

Параллельные интерфейсы передают несколько битов одновременно. Обычно им требуются шины данных — передача по восьми, шестнадцати и более проводам. Данные передаются огромными волнами из единиц и нулей.

Последовательные интерфейсы передают свои данные по одному биту за раз. Эти интерфейсы могут работать всего с одним проводом, обычно не более чем с четырьмя.

Думайте о двух интерфейсах как о потоке автомобилей: параллельный интерфейс будет больше чем 8-полосная мегамагистраль, а последовательный интерфейс больше похож на двухполосную проселочную дорогу. В течение определенного периода времени мега-шоссе может доставить больше людей к месту назначения, но двухполосная сельская дорога служит своей цели, и ее строительство обходится в несколько раз дешевле.

Параллельное взаимодействие, безусловно, имеет свои преимущества. Это быстро, просто и относительно легко реализовать. Но для этого требуется гораздо больше линий ввода/вывода (I/O). Если вам когда-либо приходилось переносить проект с базовой Arduino Uno на Mega, вы знаете, что линии ввода-вывода на микропроцессоре могут быть драгоценными и их мало. Поэтому мы часто выбираем последовательную связь, жертвуя потенциальной скоростью в пользу контактной недвижимости.

Асинхронный последовательный

За прошедшие годы были созданы десятки последовательных протоколов для удовлетворения конкретных потребностей встраиваемых систем. USB (универсальная последовательная шина) и Ethernet — это пара наиболее известных последовательных интерфейсов для вычислений.Другие очень распространенные последовательные интерфейсы включают SPI, I 2 C и последовательный стандарт, о котором мы сегодня поговорим. Каждый из этих последовательных интерфейсов можно разделить на две группы: синхронные или асинхронные.

Синхронный последовательный интерфейс всегда соединяет свои линии данных с тактовым сигналом, поэтому все устройства на синхронной последовательной шине используют общий тактовый сигнал. Это обеспечивает более простую и часто более быструю последовательную передачу, но также требует, по крайней мере, одного дополнительного провода между взаимодействующими устройствами. Примеры синхронных интерфейсов включают SPI и I 2 C.

Асинхронный означает, что данные передаются без поддержки внешнего тактового сигнала. Этот метод передачи идеально подходит для минимизации необходимых проводов и контактов ввода-вывода, но это означает, что нам нужно приложить дополнительные усилия для надежной передачи и получения данных. Последовательный протокол, который мы будем обсуждать в этом руководстве, является наиболее распространенной формой асинхронной передачи. На самом деле это настолько распространено, что когда большинство людей говорят «последовательный», они имеют в виду этот протокол (что вы, вероятно, заметите в этом руководстве).

Бестактовый последовательный протокол, который мы будем обсуждать в этом руководстве, широко используется во встроенной электронике. Если вы хотите добавить в свой проект модуль GPS, Bluetooth, XBee, ЖК-дисплеи с последовательным интерфейсом или многие другие внешние устройства, вам, вероятно, потребуется немного серийного фу.

Двоичный

Двоичная система счисления в электронике и программировании. так что, должно быть, важно учиться. Но что такое двоичный код? Как это переводится в другие системы счисления, такие как десятичная?

Скорость передачи данных (также известная как скорость передачи данных, скорость передачи данных) описывает объем цифровых данных, которые передаются по каналу передачи за определенный период времени. Термины скорость передачи данных , передача скорость и соединение скорость также используются как синонимы. . Поскольку наименьшей единицей объема данных является бит , скорость передачи часто называют скоростью передачи .

Неточно с лингвистической точки зрения, поскольку эти термины обозначают связанные, но на самом деле разные величины: пропускная способность или пропускная способность . Также следует различать пропускную способность данных , при которой учитываются только чистые пользовательские данные, тогда как скорость передачи данных также включает любые управляющие данные.

Максимально возможная скорость передачи данных, которая может передаваться по каналу без ошибок, называется пропускной способностью канала. Вместе с задержкой (задержкой ответа) это мера производительности канала. Каналом может быть, например, подключение к компьютерной сети, подключение к интернет-провайдеру или интерфейс к хранилищу данных.

Содержание

Показатели скорости передачи данных

Скорость передачи данных (C) рассчитывается исходя из объема данных (D) за период времени (t):

Объем данных измеряется в битах, время — в секундах. Это приводит к единице бит в секунду (бит/с или бит/с, ранее б/с) или английским битам. в секунду (бит/с) для скорости передачи данных. Большие значения даются кратными и снабжены префиксами единиц СИ:

килобиты в секунду (кбит/с или кбит/с)
Мегабит в секунду ( Мбит/с или Мбит/с )
Гигабит в секунду (Гбит/с или Гбит/с)

В областях, в которых используется параллельная передача данных (особенно при доступе к хранилищу данных по шине данных), скорость передачи также часто указывается в байтах в секунду (байт/с, bps for short ), что обычно кратно 8 битам в секунду; вы должны обратить внимание на то, является ли скорость передачи z. Б. указывается с 1 МБ/с или с 1 Мбит/с (первое ровно в восемь раз превышает скорость второго). Однако спецификация в бодах неверна, потому что это единица измерения скорости шага или скорости передачи символов (скорость передачи).

При заданном значении часто неясно, в какой момент или на каком уровне протокола достигается эта скорость передачи данных и какая скорость передачи данных фактически доступна пользователю. Например, при USB 2.0 Hi-Speed с номинальной скоростью 480 Мбит/с для передачи можно использовать всего около 300 Мбит/с. В случае Ethernet указанная скорость передачи данных всегда относится к уровню MAC; физическая скорость передачи данных может быть намного выше, в зависимости от линейного кода. При использовании Fibre Channel всегда указывается (округленная) физическая скорость передачи данных; Реально можно использовать на 20% меньше (до 8 Гбит/с), как в случае с Serial ATA и Serial Attached SCSI.

Взаимосвязь между скоростью передачи данных, пропускной способностью и скоростью ходьбы

Пропускная способность канала (максимальная скорость передачи данных), пропускная способность и скорость шага взаимосвязаны.Это соотношение описывается законом Шеннона-Хартли и также называется коммуникационным прямоугольным параллелепипедом в технике связи. Для канала передачи с полосой пропускания B и отношением сигнал/шум SNR с аддитивным белым шумом максимально достижимая безошибочная скорость передачи данных C имеет вид следующие отношения:

Это означает, что на пропускную способность канала влияют как полоса пропускания, так и отношение сигнал/шум. Заданная скорость передачи данных может быть достигнута как в канале передачи с большим отношением сигнал/шум и узкой полосой пропускания, так и в канале с меньшим отношением сигнал/шум, но соответственно большей полосой пропускания.

Важно, чтобы этот закон применялся только к белому шуму, амплитуды которого распределены нормально. Этот шум также известен как аддитивный белый гауссовский шум, называемый по-английски additive white Gaussian Noise или AWGN. Каналы передачи, которые имеют только эти помехи и могут быть охарактеризованы приведенным выше уравнением, поэтому также называются каналами AWGN . Это соотношение больше не применяется к сигналам помех с другим распределением спектра шума. Однако, поскольку нормальное распределение, максимальная дифференциальная энтропия, WGN, как нарушение в наихудшем случае, обычно является достаточной моделью для возмущенного канала.

Если отношение сигнал/шум достаточно велико, можно использовать методы цифровой модуляции, например. B. QAM или QPSK. Это означает, что на символ может быть закодировано более двух состояний (более 1 бита). Затем скорость передачи получается как произведение скорости передачи символов и двойного логарифма M возможных состояний на символ .

В простейшем варианте цифровой сигнал принимает два состояния, которые можно обозначить как "0" и "1". Это называется двоичным. Три состояния называются тернарными. При той же скорости передачи и трех состояниях параметра сигнала требуемая полоса пропускания составляет всего 63 % от ширины полосы пропускания (см. полоса пропускания Найквиста в соответствии с законом Шеннона-Хартли ): ln ⁡ ( 2 ) ln ⁡ ( 3 ) ≈ 0 , 63 <\ln(3)>>\приблизительно 063> ), что требуется для двоичной передачи. Четыре состояния называются четвертичными — при той же скорости передачи данных и четырех состояниях на символ требуемая пропускная способность составляет всего 50%.

В любом случае пропускная способность канала представляет собой верхний предел скорости передачи данных, т. е. ни одним методом невозможно передать по каналу больше информации в единицу времени, чем указано его пропускной способностью (теорема Шеннона о кодировании источника). :

Примеры скорости передачи данных

Жгуты кабелей

../../index.html	sonic1ac.wav	155 КБ	13 сек
	sonic.rm (то же, что и выше)	65 КБ	13 секунд
большая разрядность	sonic1ac.mp3 (то же, что и выше)	225 КБ	13 секунд
../audio/heartsounds.html	00b10001.wav	62 КБ	3 сек

< /tr>

Стандарт	Скорость передачи данных	комментарий
DVB-C	4–5 Мбит/с	Кодирование видео MPEG-2
DVB-C HD	6 –18 Мбит/с	Кодирование MPEG-4 AVC для видео
DVB-C2	5–8 Мбит/с< /td>	Кодирование MPEG-4 AVC для видео
FireWire 400	ок. 400 Мбит/с
Firewire 800	ок. 800 Мбит/с	Еще одна спецификация Firewire S3200, обратно совместимая с предыдущими стандартами, с тем же типом 9-контактного разъема, что и FW 800, достигает прибл. 3,2 Гбит/с и разрабатывается и используется в основном для профессиональных приложений в аудио- и телеиндустрии
I²C	0,1/0,4/ 1,0/3,4 Мбит/с
NVMe	32 Гбит/с	PCIe × 4, 128b130b закодировано
Parallel ATA (IDE)	до 1064 Мбит/с	16 бит параллельно
Параллельный SCSI	40–2560 Мбит/с	в зависимости от типа, 8 или 16-битный параллельный
SAS-1 (Serial Attached SCSI)	3 Гбит/с	кодировка 8b10b
SAS-3	12 Гбит/с	8b10b в кодировке
Серия ATA	1,5 Гбит/с	8b10b в кодировке
Serial ATA Revision 2.x	3 Гбит/с	8b10b в кодировке
Serial ATA Revision 3.x	6 Гбит/с	8b10b в кодировке
Внешний Serial ATA (eSATA)	3 Гбит/с	8b10b в кодировке
SATA Express	16 Гбит/с	PCIe × 2, кодировка 128b130b
Thunderbolt (интерфейс)	10 Гбит/с	также известный как световой пик
Thunderbolt 2 (интерфейс)	20 Гбит/с
Thunderbolt 3 (интерфейс)	40 Гбит/с
USB 1.0/1.1	1,5/12 Мбит /s
USB 2.0	480 Мбит/с	полностью достигается только для устройств с логотипом сертификации
USB 3.0 (USB 3.1 Gen 1; USB 3.2 Gen 1)	5 Гбит/с	Общая скорость с кодированием 8b10b
USB 3.1 Gen 2 (USB 3.2 Gen 2)	10 Гбит/с	Полная скорость с кодировкой 128b132b
USB 3.2 Gen 2x2	20 Гбит/с

Беспроводная связь

Загрузка: 110 кбит/с

Загрузка: 75 Мбит/с

Индикация на дисплее мобильного телефона см. стандарт сотовой связи

Компьютерная сеть

Стандарт	Скорость передачи данных	комментарий
Arcnet < /td>	2,5 Мбит/с, 20 Мбит/с	Старая технология.
Token Ring	4 Мбит/с, 16 Мбит/с	Старая технология. Доступны спецификации для 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с.
PowerLAN	14/85/200/500/1200/2000 Мбит/с
Fibre Channel	от 1 до 128 Гбит/с
один оптоволоконный кабель	107 Гбит/с	Рекорд для одного проводника без частотного уплотнения на 160 км [1]
InfiniBand	200 Гбит/с	HDR с 4-канальным подключением [2]
Ethernet	10 Мбит/с bis 400 Гбит/с
Межконтинентальный волоконно-оптический пучок	1 Тбит/с
Лазер< /td>	43 Тбит/с	Мировой рекорд по самой быстрой передаче данных с помощью лазера [3]

Интернет

2 Мбит/с при подключении по основному тарифу

25 Мбит/с нисходящий и 3,5 Мбит/с восходящий (ADSL2+)

Видео- и аудиосигналы

< td>64 кбит/с

Стандарт	Скорость передачи данных	комментарий
Качество телефонного разговора	полоса пропускания около 3,1 кГц (ISDN - практически не используются методы уменьшения неактуальности и избыточности ("компрессии").)
Сжатый музыкальный файл	обычно между 24 кбит/с (потоковое аудио через аналоговый телефонный модем) и

9,8 Мбит/с (максимальная скорость передачи данных для сжатых без потерь многоканальных звуковых дорожек диска SACD/DVD-A)

прибл. 14,93 Гбит/с при 60 Гц

Более высокие скорости передачи данных новых технологий позволяют передавать все более широкополосные аудио- и видеосигналы.

Компьютерный мир полон жаргона. Мы переняли некоторые из них в нашей повседневной жизни: «онлайн», «Google» и, конечно же, «широкополосный доступ». Мы знаем, что широкополосный доступ — это быстрое соединение, особенно по сравнению с медленными старыми временами коммутируемого доступа в Интернет. Максимальная скорость коммутируемого интернет-соединения составляет «56k». Это была теоретическая скорость, и для ее достижения должны были сойтись многие технические факторы. Это означало скорость загрузки около 7 КБ/с (продолжайте читать, чтобы узнать, как мы это сделали). Различия между «Кбит/с» и «КБ/с» иногда сбивают с толку. Так в чем же разница и как она влияет на ваше интернет-соединение и скорость загрузки?

Биты и байты

Компьютеры — это цифровые системы, которые «говорят» в двоичном формате. Это означает, что 1 с и 0 с - информация. Одно из этих чисел называется битом, наименьшей единицей информации. Когда у нас есть 8 таких битов, мы называем это 1 байтом. 1000 байтов называются килобайтами (КБ), а 1000 из них называются мегабайтами (МБ).

Основное различие между битами и байтами заключается в том, что биты обычно используются для измерения скорости, а байты — для измерения размера. Думайте о битах в секунду как о скорости в км/ч. С другой стороны, байты похожи на литры, заполняющие жесткий диск или запоминающее устройство.

Понимать все это

Скорость вашего интернет-соединения обычно выражается в килобитах или мегабитах в секунду (кбит/с или Мбит/с — обратите внимание на маленькую букву «b», обозначающую бит). Возможно, вы видели это раньше, когда ADSL2+ был отключен. теоретическая максимальная скорость до 24 000 кбит/с (килобит в секунду).

Чтобы определить, насколько быстро ваше интернет-соединение может загружать данные в секунду, вы должны преобразовать скорость Мбит/с (мегабит в секунду) или кбит/с (килобит в секунду) в мегабайты (МБ).

Допустим, скорость вашего интернет-соединения составляет 5 Мбит/с (мегабит в секунду). Это означает, что вы можете скачивать со скоростью 625 килобайт в секунду (КБ/с) или 0,625 мегабайт в секунду (МБ/с). Помните, что 8 бит равны 1 байту, поэтому, чтобы вычислить его, вам нужно разделить его на 8. Итак, наше уравнение: 5 мегабит в секунду / 8 = 0,625 мегабайта в секунду.

Таким образом, чтобы загрузить файл размером 10 мегабайт (МБ) по соединению со скоростью 5 Мбит/с, вам потребуется 16 секунд. (10 мегабайт / 0,625 мегабайта в секунду = 16 секунд для загрузки файла). Все, что вам нужно запомнить, это простая формула:

Размер файла в мегабайтах/ (скорость загрузки в мегабитах/8) = время в секундах
Файл размером 15 МБ со скоростью загрузки 10 Мбит/с: 15/(10/8) = 12 секунд.

Общие требования к скорости

Ваше подключение может повлиять на работу вашего бизнеса, особенно если вы загружаете или передаете файлы в диапазоне ГБ или ТБ (1 000 000 000 000 байт!).

Если у вас небольшой бизнес с несколькими сотрудниками и вы используете Интернет только для просмотра веб-страниц, отправки электронных писем и периодических звонков по Skype, может быть достаточно подключения со скоростью 10–12 Мбит/с.

Для потоковой передачи HD-видео, телеконференций и использования облачных сервисов (например, Dropbox) бизнесу требуется не менее 25 Мбит/с.

Когда количество устройств увеличивается, ваша пропускная способность должна идти в ногу со временем. Если у вас есть 10 сотрудников, одновременно транслирующих HD, вам необходимо выделить достаточную пропускную способность для каждого пользователя. Это означает увеличение пропускной способности примерно до 60–100 Мбит/с.

Не все соединения одинаковы

Тот факт, что ваше соединение имеет максимальную скорость, скажем, 24 Мбит/с (например, ADSL2+), не означает, что ваше конкретное устройство будет загружать файлы с такой скоростью. Такие факторы, как расстояние от АТС, внутренние кабели, сетевые устройства и их конфигурация, сайт, к которому вы обращаетесь, другие пользователи в вашей сети или даже большое количество пользователей в вашей области (что называется конкуренцией), конкурирующих за пропускную способность, могут все уменьшить скорость загрузки, которую вы получаете.

Если вы сомневаетесь в том, что вам нужно, компания Broadband Solutions может подобрать широкополосное подключение, соответствующее вашим бизнес-требованиям. Мы определяем наилучшее доступное соединение, которое вы можете получить, будь то Midband Ethernet, Fiber Optic, Microwave, ADSL2+ или NBN.

Позвоните по номеру 1300 683 000 и узнайте, как мы можем помочь вашему бизнесу с высокоскоростным широкополосным доступом.

Читайте также: