Многоразрядные цифровые сигналы — с последовательной поразрядной передачей

Если информация, которая находится в цепи L1, изображенной на рис. 6.1в, должна быть перемещена или передана в другое место расположения, то она должна быть передана в последовательном виде. Последовательная передача может быть представлена следующим образом: цифровые сигналы, заключающие в себе некую информацию и представленную в дискретном виде, последовательно проходят какую-то фиксированную точку, последовательно, бит за битом, при этом каждый последующий бит в последовательный момент времени.

Например, если на рис. 6.1а за такую фиксированную точку принять ось Y (по которой откладывается уровень двоичного сигнала), а сигнал перемещался бы влево с изменением времени, то для первой секунды наблюдался бы нулевой уровень сигнала, пересекающего точку начала координат, затем уровень сигнала изменился бы на 1 и оставался бы таковым в течение одной секунды. Затем, в следующую секунду, уровень сигнала изменился бы обратно к 0 и оставался бы на уровне 0 в течение следующих четырех секунд, и т.д.

Следовательно, если бы какой-нибудь наблюдатель фиксировал биты, проходящие через точку начала координат (или ось Y), то за первые восемь секунд он мог бы наблюдать сигнал в виде следующей комбинации битов:

0 1 0 0 0 0 1 1

В следующие восемь секунд комбинация битов, или код, была бы:

0 0 0 1 0 1 0 0

Последовательная поразрядная (или побитовая) передача может быть представлена в виде непрерывного потока сигналов высокого и низкого уровня (например, наличия напряжения или его отсутствия), проходящего с постоянной скоростью по электрической цепи.

Многоразрядные цифровые сигналы — с параллельной поразрядной передачей.Далее следует предположить, что вместо одного переключателя, изображенного на рис. 6.1в, в схеме установлено три переключателя, как это показано на рис. 6.2а.

Рис. 6.2.Цифровые сигналы с параллельной поразрядной передачей

Каждый переключатель переключается, как и прежде, через каждую секунду, однако, та комбинация символов 0 и 1, которые они генерируют, для каждого переключателя оказывается независимой. При этом все переключения начинаются в один и тот же момент времени, то есть синхронно, поэтому если переключатель изменил свое состояние, то он меняет его в тот же самый момент времени, что и остальные переключатели.

Параллельная побитовая передача может быть представлена в виде двух или более непрерывных потоков сигналов высокого и низкого уровня, проходящих с постоянной скоростью по двум или более электрическим цепям одновременно. При трехразрядной обработке сигнала существует три уровня сигнала.

Комбинации нулей и единиц, которые генерируются каждым из трех переключателей, для рассматриваемого конкретного случая изображены на рис. 6.2б. Как показано на рис. 6.2а, каждая из комбинаций символов (или уровней) фиксировалась с использованием измерительного устройства, установленного на каждой линии и измерявшего напряжение точно таким же образом, как это делалось для схемы, изображенной на рис. 6.1в. Эти измерительные устройства будут необходимы для того, чтобы объяснить другой принцип передачи данных, используемый в цифровой технике, — принцип параллельной поразрядной обработки сигнала.

Три бита могут образовать восемь различных комбинаций. Каждая из таких комбинаций, или код, могут представлять характерный номер или символ.

Комбинации символов, изображенные на рис. 6.2б, могут точно так же быть представлены в наглядной форме последовательных символов, как это делалось на рис. 6.1а. Точка для фиксирования опять будет совпадать с началом координат или с осью Y.

Однако в рассматриваемом случае все три сигнала должны будут пересекать точку начала координат одновременно. Поэтому из соображений однозначности каждой из комбинаций необходимо приписать положение бита: d0 — для комбинации битов S0, d1 — для комбинации битов S1 и d2 — для комбинации битов S2.

В момент начала процесса (в момент времени, равный нулю секунд) d0 = 0, d1 = 0 и d2 = 0. Код в нулевой момент времени можно обозначить в виде комбинации битов 000. Спустя одну секунду код изменится, то есть d0 = 1, d1 = 0 и d2 = 0. Все биты кода пересекают точку начала координат в один и тот же момент времени, следовательно, все биты появляются (то есть являются выходным сигналом) параллельно. Такой прием в цифровой технике получил название параллельной побитовой обработки.

Двоичные (или бинарные) сигналы, либо коды, генерирующиеся для различных комбинаций d0, d1 и d2 в различные периоды времени, приведены в виде таблицы, изображенной на рис. 6.3.

Рис. 6.3.Таблица двоичных сигналов, генерирующихся для различных комбинаций d0, d1, d2 в различные периоды времени

Колонка 2 показывает, что с использованием всех возможных комбинаций из трех битов могут быть образованы восемь различных кодов.

В общем виде это правило может быть выражено следующим образом: если имеется N битов, то может быть образовано 2N различных кодов (битовых комбинаций из 0 и 1), которые могут быть использованы для идентификации 2N различных условий. Как показано в таблице, приведенной на рис. 6.3, восемь кодов могут представлять (изображать) либо числа от 0 до 7, либо объединение из 8 различных команд и (или) символов (знаков, букв).

Любой номер, имеющий различное количество цифр, может быть представлен простым добавлением большего количества позиций в битовую комбинацию. Группа, состоящая из восьми битов, является наиболее часто используемой в телефонных системах связи. С их использованием можно представить 256 различных состояний (условий).