1 / 77

ELECTRÒNICA: el motor de les tecnologies de la informació

ELECTRÒNICA: el motor de les tecnologies de la informació. Atilà Herms Cap d’estudis Enginyeria en Electrònica UB. Les TIC – TECNOLOGIES DE LA INFORMACIÓ I LES COMUNICACIONS. Societat fonamentada en producció del coneixement: quatre factors: La producció del coneixement La transmissió

noura
Download Presentation

ELECTRÒNICA: el motor de les tecnologies de la informació

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ELECTRÒNICA: el motor de les tecnologies de la informació Atilà Herms Cap d’estudis Enginyeria en Electrònica UB

  2. Les TIC – TECNOLOGIES DE LA INFORMACIÓ I LES COMUNICACIONS • Societat fonamentada en producció del coneixement: • quatre factors: • La producció del coneixement • La transmissió • La difusió • Injecció de coneixement a la societat a partir de la recerca mitjançant l’educació/formació a través de les TIC

  3. Les TIC – TECNOLOGIES DE LA INFORMACIÓ I LES COMUNICACIONS Paper clau en el procés cap a la societat del coneixement Funcions de les TIC des del punt de vista tècnic Electrònica • Digitalitzar la informació: dades, so, imatge • Emmagatzemar la informació • Establir canal de comunicació • Facilitar instruments per processat de la informació • Automatitzar processos • Esdevenir un suport per a la recerca, educació i formació Electrònica Electrònica i Comunicacions Electrònica i Informàtica Electrònica Informàtica

  4. ELECTRÒNICA • CAMPS EMERGENTS: • TECNOLOGIA DE LA INFORMACIÓ: • DOMÒTICA • AMBIENT INTELLIGENCE • XARXES DE SENSORS • ROBÒTICA: • GRANS ROBOTS DE FABRICACIÓ • PETITS ROBOTS MANIPULACIÓ (Medicina,...) • CONTROL D’ENERGIES RENOVABLES: • SOLAR, EÒLICA,... • ENERGIA DISTRIBUIDA

  5. índex Senyal Digital - Senyal Analògic (exemple Àudio) Digitalització. Avantatges (soroll, errors,..) Digitalització de Áudio Digitalització d’imatge Emmagatzematge d’informació Memòries de semiconductors Suport magnètic: Disc Dur Suport Òptic Discs Òptics CD Només lectura: CD -CD-ROM Gravables 1 cop: CD-R Grav. moltes vegades CD-RW Discs Òptics de doble capa. DVD Vídeo + capacitat encara DVD Regravables DVD-R/ DVD-RAM/-RW/+RW SuperAudio CD Discs Òptics d’alta definició Blu-Ray HD-DVD

  6. DIGITALITZACIÓ DEL SENYAL Avantatges del senyal digital per gravació - transmissió 1) Transmetem números (no senyals) Immunitat al soroll (robustesa) 2) Possibilitats de tractament matemàtic avançat. Detecció - correcció d’errors Avanç importantíssim en gravació d’àudio-vídeo

  7. Digitalització de TEXT • Cadascun dels caràcters de l’afabet és codificat amb una notació binària • ASCII (American Standard Code for Information Interchange) • • Caràcters imprimibles • • Lletres (a, b, c ...) • • Números (1, 2, 3 ...) • • Símbols (#, $, % ...) • • Control de format • • Separadors d’informació • • Control de transmissió

  8. Digitalització de SO Senyal analògic Senyal Àudio : Senyal Analògic Mostra de veu (Micròfon) So (Àudio) : Conjunt de senyals periòdics i aperiòdics.

  9. Música: 2 canals (estèreo) Senyal analògic

  10. Nota = sinusoide pura Senyal analògic • Conjunt de notes, senyals de múltiples freqüències Representació música: Octava musical = 12 semitons Cada semitò separat un interval de freqüència: 21/12=1,059 Hz

  11. Nota - freqüència Senyal analògic

  12. digitalització Digitalització del senyal MOSTREIG: Prendre mostres del senyal analògic per digitalitzar (convertir el senyal en números) 2 qüestions: 1. Freqüència de mostreig Cada quant es mostreja? 2. Nombre de mostres

  13. Teorema de Nyquist: freqüència de mostreig: fmostreig > 2·f 1920 digitalització 1. Freqüència de mostreig Cada quant es mostreja? Mostreig al doble de freqüència que el senyal Mostreig a la mateixa freqüència del senyal

  14. Límit de freqüència de l’oïda humana: 20 Hz - 20000 Hz • (Segons el Tª de Nyquist) • fmostreig > 2·20000 fmostreig = 44100 Hz (Compact Disc) Definició de l’estàndard CD Senyal digital

  15. Digitalització del senyal Senyal analògic Mostres Senyal digitalitzat Senyal digital 2. Nombre de mostres Rang dinàmic (precisió) p.ex.: f=2600Hz; fS=44100Hz

  16. + nivells de quantificació + precissió + bits Qualitat acceptable per àudio 98 dB (rang dinàmic) Estàndard del CD Senyal digital n bits : 2n nivells 3 bits = 8 nivells 4 bits = 16 nivells 8 bits : 256 nivells 10 bits : 1024 nivells 16 bits : 65536 nivells

  17. Senyal digital SONY PHILIPS Estàndard de digitalització del COMPACT DISC digital àudio. Qualitat HI-FI f = 44,1 kHz 16 bits FORUM DVD Estàndard de digitalització del DVD digital àudio. Molt alta qualitat f = 96 kHz 24 bits

  18. Digitalització d’IMATGE • Una imatge es pot representar • Com un mapa de bits (bitmap) • Vectorialment • Un bitmap és una matriu de punts on cada punt representa • una determinada codificació de color

  19. Digitalització d’imatge • Imatge en Blanc i Negre: • Cada punt de la matriu imatge té un valor binari corresponent a la intensitat lluminosa. • 8 bits = 255 nivells de gris (generalment suficient per apreciar be el detall) Codificaciódecolor • L’ull humà percep el color mitjançant tres cèl·lules • Longituds d’ona visibles entre 400 i 700nm • 1920: Commission Internationale de l’Éclairage (CIE) va realitzar l’experiment de correspondència de color que permeté d’obtenir les funcions de transferència de cada tipus de Cèl·lula • Així s’obtenen les corbes dels triestímuls X, Y y Z

  20. Digitalització d’imatge A partir dels triestímuls X, Y i Z es pot establir el pla x, y de color • Propietats del pla de color: • Cap punt supera la recta x =1 – y • La U invertida exterior correspon als colors purs • La recta de 380 a 700nm són els tons • violetes • El blanc es troba proper al punt 1/3 1/3 A partir de tres punts qualsevol del diagrama, es pot generar qualsevol color contingut en el triangle que els uneix En televisió de tub s’utilitzen tres colors obtinguts a partir de fosforescència Vermell (x = 0,640, y= 0,330) Verd (x = 0,290, y = 0,600) Blau (x = 0,150, y= 0,060)

  21. R (vermell) G (verd) B (blau) Digitalització d’imatge Imatge sencera En components Cada punt (píxel) estarà composat de tres punts RGB, codificats en binari en 8 bits (255 nivells = rang dinàmic suficient)

  22. Digitalització d’imatge Vídeo • ENTRELLAÇAT: • Per a codificar imatges en moviment (TV) es fa un rastreig de cada fotograma • Per motius històrics, en televisió PAL, la primera línea comença al centre, fent un rastreig cap a la dreta. • Salta dues línies i fa el rastreig.... • La darrera línia també acaba al centre i continua a la segona línia (que abans s’havia saltat)

  23. EMMAGATZEMATGE D’INFORMACIÓ

  24. Memòries de semiconductors Paràmetres característics • Cost €/Mbit • Velocitat accés - transferència • Permanencia d’informació: • Memòria volàtil • Memòria permanent A partir d’aquests paràmetres s’estableix una jerarquia de memòria: Col·locar a cada lloc la memòria més adient, segons les seves característiques

  25. memòria Jerarquia de memòria Cost decreixent

  26. columna Línia de bit fila M1 C2 (cap. Paràsita de la columna) C1 Cel·la Amplificador Memòria RAM Memòria semiconductora Memòria volàtil EFECTE MEMÒRIA = Emmagatzematge de càrrega en un condensador • No permanent • Altíssima densitat • Cost molt baix • Memòries d’alta capacitat amb un procés intensiu d’escriptura-lectura entrada sortida

  27. Línia de bit Cel.la de M bits 2L-K AK AK+1 Decodificador de files Línia de paraula AK+2 AL-1 M·2K adreces Amplificadors sensors Drivers Amplificador restaura nivells (rail-to-rail) A0 Decodificador de columnes Selecciona la paraula apropiada A1 AK-1 Entrada/Sortida M bits memòria Estructura Bàsica d’una memòria RAM Memòria de K adreces i M paraules Mida: 2K x M

  28. Memòria semiconductors Memòria permanent Memòria FLASH Informació (bit) guardada en la Interconnexió entre línies (interruptor programable)

  29. memòria Memòria FLASH Tecnologia de “interruptor programable” Interruptor programable fet amb un Transistor MOSFET de porta flotant Amb càrrega injectada = obert Sense càrrega ijectada = tancat Línia de bit Línia de paraula 0 Línia de bit Línia de paraula 1 Permanent Densitat mitjana Cost mitjà Adient per algunes escriptures-múltiples lectures Propietats

  30. memòria SDHC (Secure Digital High Capacity >2GB)

  31. memòria Micro SD (11mm x 15 mm)

  32. Suport magnètic Principi físic per la gravació d’informació MAGNÈTIC: Material amb dominis magnètics (imants) orientables

  33. Suport magnètic Augment de la densitat d’informació: CODIFICACIÓ / MODULACIÓ

  34. Disc Dur Emmagatzematge Magnètic

  35. Disc Dur Informació a Pistes Circulars Dominis magnètics en les dues orientacions Canvis de flux magnètic

  36. Disc Dur Evolució de la densitat superficial CGR=compound growth rate Breakpoint capçals MR Breakpoint capçals GMR

  37. Disc Dur Evolució del Disc Dur • Patterned Media • Nanotecnologia

  38. Disc Dur El cost $/MB ha disminuït de manera important degut a l'augment de capacitat El cost $/MB ha disminuït a un ritme (40-50% anual) major que en FLASH Competitiu en front de Flash Per altes capacitats

  39. Suport òptic Principi físic per la gravació d’informació ÒPTIC: Canvis de reflexió de la llum

  40. Gravació i Lectura Lectura en disc òptic Informació gravada en canvis en reflexió del senyal

  41. Suport Òptic Informació gravada en canvis en la reflexió del feix de llum incident. Diverses possibilitats : 1. Interferència en forats de 1/4 longitud d’ona de la llum incident (/4) 2. Absorció de la llum en una capa amb canvis estructurals 3. Canvis en la polarització de la llum, per camp magnètic (MO)

  42. Suport Òptic 1. Interferència 1/4 longitud d’ona de la llum incident (/4) Secció transversal d’un Compact Disc: etiqueta Capa de protecció Capa reflectant d’Alumini 1,2 cm Substrat de policarbonat transparent Lent d’enfoc Mirall semi-reflectant Fotodetector Díode Làser IR

  43. Suport Òptic Interferència destructiva Longitud d’ona de la llum incident  = 780 nm; /4 =190 nm

  44. Lectura: feix de llum làser escombra la pista Suport Òptic Exemple COMPACT DISC

  45. Suport Òptic 2. Absorció de la llum en una capa Dos tipus de capes - dues tecnologies

  46. Suport Òptic 1 Capa de polímer orgànic colorant Gravació: una zona il·luminada amb un raig de llum de forta intensitat canvia la seva absorció, tornant-se fosc. Lectura: Es llegeix amb llum de baixa intensitat, que en travessar les zones fosques (major absorció de llum) el fotodetector rep un senyal més feble. Similar a la pel·lícula fotogràfica (velada) CD-R : DVD-R

  47. Suport Òptic • Capa de aliatge metàl·lic. Canvi de fase. • 1 Capa d’aliatge de “TeSbGe” o “TeSbAgIn”. • Gravació per canvi de fase: Amorfa-Cristal·lina Canvis d’absorció REVERSIBLES • 2 Capa de metall reflectant. CD-RW : DVD-RW

  48. Gravació: escalfament puntual amb feix làser a temperatura de fusió. Refredament ràpid. Amorfització Suport Òptic Esborrat: escalfament a temperatura inferior: Recristal·lització

  49. Aquest ventall de solucions tecnològiques permet la fabricació de DISCS ÒPTICS PER A LA GRAVACIÓ DIGITAL DE DADES Qualsevol tipus de dades ÀUDIO INFORMÀTICA VÍDEO ENCICLOPÈDIES LLIBRES JOCS

  50. Discs Òptics DISCS DE “NOMÉS LECTURA” CD-A Compact Disc (Música) CD-ROM (Informàtica; Multimèdia) • Lectura per interferència /4. • Làser infraroig 780 nm • Pista espiral des del centre • Informació en forats “estampats” • recoberts de capa metàl·lica. • Mida de forat: • Amplada: 0,5µm • Llargada: 0,83 – 3,56 µm • Distància entre forats: 1,6 µm • Codificació: entre dos “uns” hi ha d’haver 2 - 11 “zeros” • Pista espiral des del centre • Velocitat lineal constant 1,2 cm/s

More Related