1 Technologia InformacyjnaWykład dr inż. Wojciech Chlewicki Zakład Podstaw Informatyki ul. Sikorskiego 13

2 MATLAB - wprowadzenie

3 Programowanie w MATLABIE skrypty i funkcjeSkrypty nie pobierają zmiennych zewnętrznych. Operują na zmiennych globalnych. Po wykonaniu skryptu zmienne pozostają w przestrzeni roboczej.

4 Programowanie w MATLABIE skrypty i funkcjeFunkcje mogą pobierać i zwracać zmienne. Operują na zmiennych lokalnych, które po wykonaniu funkcji zostają usunięte z przestrzeni roboczej.

5 Edycja M-pliku edit nazwa pliku - tworzenie i edycja programu lub funkcji type nazwa pliku - wyświetl program w oknie poleceń

6

7

8 Edycja prostego M-plikua=hex2dec(‘3FFF’); b=hex2dec(‘1A’); a+b Wywołanie skryptu w oknie komend >> nazwapliku

9

10 Prosty wykres t=1:20; y=sin(t); plot(y);

11

12 Drugi wykres w tym samym okniey=sin(t); plot(y); hold on; z=cos(t); plot(z,’r’);

13

14 Generacja liczb w danym zakresiet=0:0.1:2*pi; y=sin(t); plot(y); hold on; z=cos(t); plot(z,’r’);

15

16 Wykres słupkowy t=0:0.1:2*pi; y=sin(t); plot(y); hold on; z=cos(t);bar(z,’r’);

17

18 Otwieranie okienka wykresut=0:0.1:2*pi; y=sin(t); figure(1); plot(y); z=cos(t); figure(2); plot(z,’r’);

19

20 Podwykresy % Komentarz t=0:0.1:2*pi; y=sin(t); subplot(2,1,1);plot(y); z=cos(t); subplot(2,1,2); plot(z,’r’);

21

22 Zniekształcenia sygnałuSystem Informacyjny Ogólny Schemat Systemu Informacyjnego Błędy przetwarzania Zakłócenia Przetwornik wejściowy Nadajnik Kanał transmisyjny Odbiornik Przetwornik wyjściowy Zniekształcenia sygnału

23 Reprezentacja oraz kwantyfikacja informacjiPodstawowe parametry sygnałów przenoszących informacje Wierność odtworzenia - miara różnicy pomiędzy oryginalną a odtworzoną formą sygnału Zawartość informacji - nieformalna definicja „czy sygnał przekazał to co dla nas istotne i pominął to co nieistotne”

24 Informacja Analogowa a Informacja Cyfrowa

25 Przesunięcie w kierunku cyfrowych technologii informacyjnychPowody wyparcia starej technologii poprzez nową: Nowy system umożliwia jakąś nową możliwość lub ma znacznie lepsze właściwości Koszt nowego systemu jest rozsądnie niższy od systemu przez niego wypieranego Przykład: wyparcie płyty winylowej przez płytę CD

26 Wymagania stawiane technikom reprezentacji informacjiTechnika powinna umożliwiać unikalną reprezentację informacji Technika powinna być standaryzowana aby mogła być użyteczna przy przesyłaniu liczb, znaków, grafiki, dźwięku itd. Technika powinna być kompatybilna z niedrogim rzetelnym sprzętem do przechowywania informacji

27 Potrzeba odpowiedniego koduRzetelne przetwarzanie informacji zależy od tolerancji błędu. Tolerancja błędu dotyczy zarówno przechowywania, transmisji jak i przetwarzania informacji.

28 Alfabet jako przykład użytecznego kodu reprezentującego informacjęChiński Polski zbiórka, spotkanie, spotkać się dobry, dobrze nauka,wiedza, szkoła Litery alfabetu polskiego przekazują mniej informacji. łatwiej jest odróżnć jedną literę od drugiej, a zatem mniejsze jest ryzyko błędnej interpretacji.

29 Podstawy Reprezentacji DwójkowejBIT (Binary digit) - podstawa Słowo bitowe

30 Słowo bitowe Słowo dwubitowe ma cztery stanyPrzykład: Reprezentacja kierunków 00 Północ 01 Zachód 10 Wschód 11 Południe Słowo trzy bitowe ma osiem stanów. Słowo n bitowe ma 2n stanów.

31 Reprezentacja binarna a przechowywanie informacjiDysk magnetyczny - obszar dysku zwany domeną może być namagnetyzowany dodatnio lub ujemnie co reprezentuje „0” lub „1”. Dysk optyczny (CD) - wzór gładkich i wypalonych obszarów reprezentuje kombinacje bitów.

32 Reprezentacja binarna a przesyłanie informacjiNadajnik Kanał transmisyjny Odbiornik Szum

33 Reprezentacja binarna a przetwarzanie informacjiDwa stany elektronicznego przełącznika. Tranzystor pracujący jako klucz. Każdy mikroprocesor zawiera zintegrowane tranzystory.

34 Reprezentacja liczb całkowitychSłowo n-bitowe pozwala na rozróżnienie 2n stanów. Zatem słowo 16-nasto bitowe pozwala na reprezentację każdej liczby całkowitej od 1 do lub (od 0 do 65535). Jeśli chcemy również rozróżniać znak (liczby dodatnie i ujemne) wtedy możemy reprezentować liczby całkowite od -32,768 do 32,767.

35 Reprezentacja liczb całkowitychUżycie notacji zmiennoprzecinkowej. Liczba 62,000,000,000,000,000 wymaga 56 bitów przy standardowej reprezentacji liczb całkowitych. W przypadku notacji naukowej zapisujemy 62 razy Liczby 62 oraz 15 potrzebują odpowiednio 6 oraz 4 bity. Ten typ reprezentacji jest bardziej kompaktowy i pozwala na reprezentację znacznie większych liczb.

36 Reprezentacja BCD Kod BCD - binary to decimal Cyfra Reprezentacja BCDPrzykładowo zapis liczby 749 to

37 Bitowa reprezentacja tekstuKod ASCII - American standard Code for Information Interchange Elementy reprezentowane przez kod ASCII: cyfry litery wielkie i małe specjalne symbole takie $, *, &, i % standardowe komendy dla drukarki: koniec linii, przesuw wózka itp.

38 Bitowa reprezentacja tekstuAla ma kota ASCII: Kod szesnastkowy: c d b

39 Kod ósemkowy (oktalny)

40 Kod szesnastkowy (heksadecymalny)

41 Reprezentacja zmiennych w czasie

42 Długość słowa bitowego a dokładnośćZałóżmy potrzebę zakodowania zakresu temperatury od 10 do 40 stopni Celsjusza. Przy słowie 3-bitowym 23 = Precyzja: ( ) / 8 = 3,75 oC Przy słowie 8-bitowym 28 = Precyzja: ( ) / 256 = oC Precyzja: ile mamy bitów. Dokładność: jak poprawne są nasze dane.

43 Próbkowanie i kwantyzacja sygnałuŹródło:

44 Próbkowanie sygnału Twierdzenie Shannona Fs > 2 Fggdzie Fs jest częstotliwością próbkowania sygnału użytecznego, a Fg to najwyższa harmoniczna (sinusoida) w jego widmie.

45 Reprezentacja fali dźwiękowejPrzy jakości CD: fs = 44,100 kHz, precyzja 16 bitów.

46 Reprezentacja fali dźwiękowejIlość bitów potrzebna do zakodowania 1 sekundy muzyki przy jakości CD: fs = 44,100 kHz, precyzja 16 bitów, 2 kanały 44100 x 16 x 2 = bitów

47 Próbkowanie i kwantyzacja sygnału

48 Sposoby redukcji szumu kwantyzacji bez zwiększania rozmiaru słowa kluczowegoprzetworniki analogowo-cyfrowe o logarytmicznej charakterystyce napięcie/wartość bitowa

49 Zmiana częstotliwości próbkowaniaFs=8194 Hz Fs = 2000 Hz

50 Reprezentacja binarna - podsumowaniegwarantuje unikalność standaryzowana - użyteczna przy przesyłaniu liczb, znaków, grafiki, dźwięku itd. kompatybilna z niedrogim rzetelnym sprzętem do przechowywania informacji