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コンピュータ科学

コンピュータ科学. 2002.4.23 第 2 回目講義. アナログとデジタル. アナログ量（ Analog Quantity ） ＝　連続量 デジタル量（ Digital Quantity ） ＝　離散量. 問題１ 身の回りにあるアナログ機器とデジタル機器の名前をあげなさい。. デジタル方式の特徴 （１）数値として保管・処理できる。 　　⇒　 コンピュータ処理に適している。 （２）数値として処理できるので、誤差が混入しにくく、精度が上がる。 　　⇒　 コンピュータ処理に適している。 （３）時間と空間の分解をきめ細かに行わないと荒が目立つ。

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Presentation Transcript

  1. コンピュータ科学 2002.4.23 第2回目講義

  2. アナログとデジタル • アナログ量（Analog Quantity） ＝　連続量 • デジタル量（Digital Quantity） ＝　離散量 問題１ 身の回りにあるアナログ機器とデジタル機器の名前をあげなさい。

  3. デジタル方式の特徴 （１）数値として保管・処理できる。 　　⇒　コンピュータ処理に適している。 （２）数値として処理できるので、誤差が混入しにくく、精度が上がる。 　　⇒　コンピュータ処理に適している。 （３）時間と空間の分解をきめ細かに行わないと荒が目立つ。 　　例．デジタルカメラ、CD?

  4. アナログ信号 デジタル信号 サンプリング周期 時間方向のデジタル化（離散化、量子化） 強度 時間

  5. 時間方向のサンプリングの細かさ 細かいサンプリング 荒いサンプリング 強度 強度 時間 時間 サンプリング　周期 サンプリング　周期 アナログ信号 デジタル信号

  6. 強度方向のデジタル化（離散化、量子化） アナログ信号 強度 デジタル信号 11 10 01 時間 00 2ビットでデジタル化 2ビットで4段階の強度を表す

  7. 強度方向のデジタル化（離散化、量子化） アナログ信号 強度 デジタル信号 111 110 101 100 011 010 001 時間 000 3ビットでデジタル化 3ビットで8段階の強度を表す

  8. 時間方向のサンプリングレートを上げて、強度方向のデジタル化のビット数（情報量）を上げるほど、精度の高いデータになる！！時間方向のサンプリングレートを上げて、強度方向のデジタル化のビット数（情報量）を上げるほど、精度の高いデータになる！！

  9. 問題２　音楽CDのデータはサンプリングレートが44.1KHz、音の強度方向を16ビットでデジタル化したものである。問題２　音楽CDのデータはサンプリングレートが44.1KHz、音の強度方向を16ビットでデジタル化したものである。 CDの容量を700MBとして、何分間のデータを記録できるかを求めなさい。 また、何段階の音の強度を表すことができるかを求めなさい。 （ヒント） 1KHz = 1秒間に1000回のサンプリング 8ビットなら256段階 CDはステレオ（2チャンネル）のデータを格納している

  10. 問題２の答え サンプリングレートは44.1KHz ⇒ 1秒間あたり44100回データを採取 1回あたり16ビット⇒1秒間あたり44100×16=705600ビット=705600/8バイト=88200バイト=0.0882MB 8ビット=1バイト、1x106B=1MB CDの容量は700MB⇒700/0.0882=7937秒=132分 ステレオ（2チャンネル）⇒132÷2=66分 1ビット⇒21=2段階、2ビット⇒22=4段階、4ビット⇒24=16段階、8ビット⇒28=256段階、16ビット⇒216=65536段階

  11. AD変換（Analog to Digital変換） 下のような８ｘ８のマス目をノートに描きなさい。

  12. 問題3　貴方の氏名を構成する文字の中で、最も形が単純なものをひとつ選び、マス目を塗りつぶしてデジタル文字を描きなさい。問題3　貴方の氏名を構成する文字の中で、最も形が単純なものをひとつ選び、マス目を塗りつぶしてデジタル文字を描きなさい。

  13. 問題４　白マスを0、黒マスを1とする。下図示す方向でマスの色を表す数字を並べるものとする。問題４　白マスを0、黒マスを1とする。下図示す方向でマスの色を表す数字を並べるものとする。 教員が送るデジタル信号を受信して、マス目を塗りつぶしなさい。（デジタル通信の実験）

  14. ［問題４の答え］　 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

  15. デジタル信号の誤りの検出 パリティ検査 1バイトあたりの信号に誤りが含まれているか否かを調べる方法 偶数パリティ＝ビットの総和をとり奇数なら最後のビットに1を、偶数なら0を附加して信号を送る 奇数パリティ＝ビットの総和をとり奇数なら最後のビットに0を、偶数なら1を附加して信号を送る　

  16. 偶数パリティの例 パリティビット 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1

  17. 問題 次の９ビットの信号（偶数パリティ）の中で誤りのあるものを見つけなさい ① 0 1 0 0 1 0 1 0 0 ② 1 0 1 0 1 1 0 1 0 ③ 0 0 1 0 1 0 0 0 0 ④ 1 0 1 1 1 0 1 0 1

  18. 問題 パリティ検査は信号の誤りを検査する方法として完全なものではない。この理由を考えなさい。

  19. コンピュータで使用する単位 １．情報の単位、記憶容量の単位 ビット（Bit）、バイト（Byte、8Bits）、ワード（Word、4Bytes） ２．その他 周波数（Hz）、通信速度（bps）、計算速度（flops）、印刷精度（dpi）、画素数（pixel）

  20. コンピュータで使用する単位 ３．大きさの単位 シンボル　　呼び方　　　　大きさ K　　　　　キロ　　　　103 or210 M　　　　　メガ　　　　106 or220 G　　　　　ギガ　　　　109 or230 T　　　　　テラ　　　　1012 or240 m　　　　　キロ　　　　10-3 μ　　　　マイクロ　　10-6 n　　　　　ナノ　　　　　10-9 p　　　　　ピコ　　　　　10-12

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