Ранние цифровые устройства хранения, опиравшиеся на движущиеся части, были перфокартами, которые однажды управляли ткацким станком Жаккара в 1780 году. К 1950-м годам те же карты нашли новую роль в электронных компьютерах, где металл-металл контакт, пневматический воздушный поток и оптическое считыв

Память только для чтения (ROM) разделяется многими принципами дизайна с ОЗУ, но ее механизм защелкивания спроектирован для единственного, необратимого цикла записи. Самая базовая ROM использует крошечные предохранители, которые можно селективно сжечь для кодирования двоичной информации; как только п

В формирующие годы вычислительной техники конструкторы вышли за рамки механических реле и электронных ламп, пионеря немеханические решения хранения, сформировавшие современную архитектуру памяти. Одним из самых изобретательных концептов была линия задержки (delay line). Линия задержки задерживает ра

Цифровое хранение вышло за пределы механических решений. Основные современные типы памяти — статический ОЗУ (SRAM), динамический ОЗУ (DRAM) и флеш-память — полагаются на твердотельную схемотехнику, предлагая высокую скорость, надежность и отсутствие движущихся частей. SRAM: бистабильные мультивибрат

Когда мы храним информацию в схеме или устройстве, нам нужен надежный способ сохранить, извлечь и точно локализовать, где эти данные находятся. Большинство устройств памяти можно представить как серию почтовых ящиков, папок картотеки или любую метафору, иллюстрирующую, как информация может быть найд

Хотя многие учебники охватывают основы цифровой памяти, эта глава предлагает уникальное исследование как устаревших, так и современных технологий в глубине. Основное назначение цифровой памяти — хранить и извлекать двоичные данные — последовательности единиц и нулей — предоставляя преимущества, анал

Промышленные системы управления требуют быстрой, предсказуемой доставки данных. Когда клапан охлаждения ядерного реактора управляется цифровой сетью, каждая команда должна прибыть в строгом временном окне — невыполнение может привести к катастрофическим последствиям. Детерминизм: гарантия времени В

Помимо физических атрибутов сети — типов сигналов, уровней напряжений, распиновки разъемов, кабелей и топологии — должен существовать четкий, стандартизированный метод управления коммуникацией среди множественных узлов, даже в простом двухнодовом точка-точка соединении. Когда узел передает, он навяз

Точка-точка (Point‑to‑Point) Прямое соединение двух цифровых устройств создает выделенный канал, известный как топология точка-точка. Проводка изображается как одна линия между двумя концами, но базовая среда может быть витой парой, коаксиальным кабелем, оптоволокном или даже семипроводным BogusBus.

Введение Современные сети все чаще полагаются на свет для передачи цифровых данных. Вместо преобразования двоичных сигналов в колебания электрического напряжения, оптические передатчики (светодиоды или полупроводниковые лазеры) генерируют импульсы света, которые принимаются фотодиодами или фототранз

В системе BogusBus каждый из пяти сигнальных проводов несет один двоичный бит: 0 В означает «выкл», а 24 В постоянного тока — «вкл». Поскольку все биты прибывают одновременно, BogusBus классифицируется как параллельная сеть. Добавление двоичного кодирования на передатчике и декодирования на приемник

Шины и сети проектируются для обеспечения бесшовной коммуникации между взаимосвязанными устройствами. Движение информации — известное как поток данных — может проявляться в различных паттернах. В симплексной связи данные текут только в одну сторону — от выделенного передатчика к выделенному приемни

Провода между баком и станцией мониторинга называют шиной или сетью. Различие между этими терминами больше семантическое, чем техническое, и на практике они часто используются как взаимозаменяемые. По моему опыту, термин «шина» обычно применяется к набору проводов, соединяющих цифровые компоненты вн

При проектировании больших и сложных цифровых систем надежный обмен данными между устройствами критичен. Цифровые сигналы по своей природе устойчивее к ошибкам передачи, чем аналоговые, обеспечивая большую целостность и ясность. Эти преимущества проявляются в кристально чистом качестве цифровых теле

В любой системе сбора данных наиболее критическим параметром АЦП является его разрешение — число двоичных состояний, которые он может сформировать. Поскольку АЦП преобразует непременно изменяющийся аналоговый вход в конечный набор цифровых кодов, знание количества дискретных уровней критично. Наприм

Дельта-сигма (ΔΣ) аналого-цифровые преобразователи (АЦП) представляют сложное семейство устройств, преобразующих непрерывные напряжения в высокоточные цифровые данные. В математике и физике греческая заглавная буква Δ обозначает разницу или изменение, а Σ — суммирование. Архитектура ΔΣ эксплуатирует

Пока вспышечные АЦП выигрывают в скорости, их большой состав компонентов может быть запретительным. Распространенная стратегия снижения сложности — замена ЦАП-рампы вспышечного АЦП на аналоговый интегратор и точный цифровой счетчик, что дает односкалонный (интегрирующий) АЦП. В этой архитектуре опер

Третья вариация на тему счетчик-ЦАП, по моему мнению, наиболее элегантна. Вместо обычного «вверх» счетчика, управляющего ЦАП, здесь используется реверсивный (вверх/вниз) счетчик. Счетчик работает непрерывно, а вход управления направлением счета подключен к выходу компаратора. Когда аналоговый вход п

Эффективное решение ограничений рампового АЦП — АЦП последовательного приближения. Ключевая новация — специализированный счетчик, называемый регистром последовательного приближения (SAR). Вместо перебора двоичной последовательности от нуля до полной шкалы, SAR устанавливает биты, начиная со старшего

Часто называемый ступенчато-рамповым или просто счетным АЦП, цифровой рамповый преобразователь концептуально прост, но имеет внутренние производительностные ограничения. Основная идея: свободно работающий двоичный счетчик подается на вход цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), а его аналоговый вых