Цифровы́е техноло́гии (англ. Digital technology) — технологии, которые основаны на представлении сигналов дискретными полосами[неизвестный термин] аналоговых уровней, а не в виде непрерывного спектра.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ac/Motorola68040die.jpg/330px-Motorola68040die.jpg 1.5x, //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ac/Motorola68040die.jpg/440px-Motorola68040die.jpg 2x)
Все уровни данных технологий, в пределах полосы, представляют собой одинаковое состояние сигнала. Цифровая технология работает, в отличие от аналоговой, с дискретными, а не непрерывными, сигналами. Кроме того, сигналы имеют небольшой набор значений, как правило, два. В реальной жизни системы, особенно учётные системы хранения данных, имеют в своей основе три значения. Обычно это 0, 1, NULL, которые в булевской алгебре имеют значения «Ложь», «Истина» и в присутствии NULL «отсутствие результата» соответственно. Цифровые схемы состоят в основном из логических элементов, таких как AND, OR, NOT и др., а также могут быть связаны между собой счётчиками и триггерами. Цифровые технологии главным образом используются в вычислительной цифровой электронике, прежде всего компьютерах, в различных областях электротехники, таких как игровые автоматы, робототехника, автоматизация, измерительные приборы, радио- и телекоммуникационные устройства и многих других цифровых устройствах.
Примеры цифровой электроники | |||
![]() |
![]() |
||
3-D телевизор | Цифровая фотокамера | Цифровой плеер |
Преимущества
правитьОдно из преимуществ цифровых схем по сравнению с аналоговыми[1] заключается в том, что, во-первых, сигналы могут быть переданы без искажений. Например, непрерывный звуковой сигнал, передающийся в виде последовательности 1 и 0, может быть восстановлен без ошибок при условии, что уровень шума при передаче был достаточно низким и не мешал идентификации 1 и 0. Час музыки может быть сохранён на компакт-диске с использованием всего лишь около 6 млрд двоичных разрядов.
Цифровыми системами с компьютерным управлением можно управлять с помощью программного обеспечения, добавляя новые функции без замены аппаратных средств. Часто это может быть сделано без участия завода-изготовителя путём простого обновления программного продукта. Подобная функция позволяет быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям. Кроме того, возможно применение сложных алгоритмов, которые в аналоговых системах невозможны или же осуществимы, но только с очень высокими расходами.
Хранение информации в цифровых системах проще, чем в аналоговых. Помехоустойчивость цифровых систем позволяет хранить и извлекать данные без повреждения. В аналоговой системе старение и износ может ухудшить записанную информацию. В цифровой же, до тех пор, пока общие помехи не превышают определённого уровня, информация может быть восстановлена совершенно точно.
Недостатки
правитьВ некоторых случаях цифровые схемы используют больше энергии, чем аналоговые для выполнения одной и той же задачи, выделяя больше тепла, что повышает сложность схем, например, путём добавления кулера. Это может ограничить их использование в портативных устройствах, питающихся от батареек.
Например, сотовые телефоны часто используют маломощный аналоговый интерфейс для усиления и настройки радио-сигналов от базовой станции. Тем не менее, базовая станция может использовать энергоёмкую, но очень гибкую программно-определяемую радиосистему. Такие базовые станции можно легко перепрограммировать для обработки сигналов, используемых в новых стандартах сотовой связи.
Возможна также потеря информации при преобразовании аналогового сигнала в цифровой. Математически это явление может быть описано как ошибка округления.
В некоторых системах при потере или порче одного фрагмента цифровых данных может полностью измениться смысл больших блоков данных.
При длительном использовании файлов в интернете они могут подвергаться различным искажениям (кадрирование, уменьшение размера, наложение логотипов, переконвертация в другой формат, удаление метаданных), из-за чего возникает «цифровой износ»[2]. Одним из примеров этого процесса является использование фотохостингов. Часто пользователи используют фотохостинги как место хранения фотографий и удаляют оригиналы со своих устройств, из-за чего у них остаются фотографии с ухудшившимися свойствами[3][4].
Примечания
править- ↑ Paul Horowitz and Winfield Hill, The Art of Electronics 2nd Ed. Cambridge University Press, Cambridge, 1989 ISBN 0-521-37095-7 page 471
- ↑ Цифровой износ — старое явление на новый лад . habr.com. Дата обращения: 26 апреля 2020. Архивировано 27 июня 2020 года.
- ↑ Mobile-review.com Бирюльки №456. Надежный и безопасный архив в облаках, очередной миф . mobile-review.com. Дата обращения: 26 апреля 2020. Архивировано 21 сентября 2020 года.
- ↑ Тестирование фотохостингов на цифровой износ (21 шт) . habr.com. Дата обращения: 26 апреля 2020. Архивировано 7 мая 2021 года.
Литература
править- Манфред Шпитцер. Антимозг: цифровые технологии и мозг. — АСТ, 2015. — ISBN 978-5-457-51598-7.
Ссылки
править- Lessons in Electric Circuits — Volume IV (Digital)
- MIT OpenCourseWare introduction to digital design class materials («6.004: Computation Structures»)
- DIY-Digital Experiments!
- Digital Logic Simulator v0.4 — Brad-Ware Studios' free program that supports real-time edit and simulation of digital logic gates.
- CEDAR Logic Simulator — Free Digital Logic Simulation CAD Tool
- LogicCircuit — is a free educational software for designing and simulating digital logic circuits.
- Logisim — an educational tool for designing and simulating digital logic circuits.
В этой статье может быть слишком много ссылок на другие статьи, и, возможно, их количество нужно сократить. |