Ссылка на файл: >>>>>> http://file-portal.ru/Зависит от тактовой частоты/
Тактовая частота процессора - это залог быстродействия компьютера
Быстродействие процессора
Частота процессора и правильное ее понимание
Информационные системы локальных сетей иногда сравнивают с транспортной инфраструктурой. Кабели - это магистрали, разъемы - стыки дорог, сетевые карты и устройства - терминалы. Сетевые протоколы вызывают ассоциацию с правилами движения, которые к тому же определяют тип, конструкцию и характеристики транспортных средств. Стандарты открытых кабельных систем, называемых также структурированными, определяют параметры и правила построения среды для передачи сигналов. Среда передачи - это электропроводные и оптоволоконные кабели, соединенные в каналы с помощью разъемов. При беспроводной связи передача сигналов осуществляется посредством радиоволн, в том числе, инфракрасных. Однако свободное пространство пока не рассматривается в качестве среды для локальных сетей. Стандарты определяют частотный и динамический диапазоны элементов - кабелей, разъемов, линий и каналов. Другая группа стандартов, разрабатываемая организациями стандартизации, в частности, Институтом инженеров электротехники и электроники IEEE , и общественными организациями, например, ATM Forum и Gigabit Ethernet Alliance, определяет параметры физического уровня сетевых протоколов. К ним относятся тактовая частота, метод кодирования, схема передачи и спектр сигнала. Открытая система обмена информацией OSI Open System Interconnect , определяющая стандарты связи и передачи данных в любых сетях, разбивает все функции взаимодействия систем на семь уровней. Нижний или физический уровень обеспечивает преобразование данных в электромагнитные сигналы, предназначенные для определенной среды передачи, и наоборот. Сигналы, передаваемые с физического уровня на второй или канальный уровень, не зависят от среды передачи. Сетевые протоколы, работающие на первом и втором уровнях, задают параметры сигналов, отправляемых по магистралям. Некоторые аналогии, приводимые в статье, позволяют лучше понять взаимосвязь тактовой частоты, спектра сигнала и скорости передачи данных. Если представить себе, что тактовая частота - это обороты двигателя автомобиля, то скорость передачи данных - это скорость движения. Преобразование одного в другое обеспечивается кодированием или коробкой передач. Цифровая передача данных требует выполнения нескольких обязательных операций: Рассмотрим взаимосвязь тактовой частоты и битовой последовательности. Битовый поток передается со скоростью, определяемой числом бит в единицу времени. Другими словами биты в секунду - это число дискретных изменений сигнала в единицу времени. Тактовая частота, измеряемая в герцах, это число синусоидальных изменений сигнала в единицу времени. Данное очевидное соответствие породило ошибочное представление об адекватности значений герц и бит в секунду. На практике все сложнее. Скорость передачи данных, как правило, выше тактовой частоты. Для увеличения скорости передачи сигнал может идти параллельно по нескольким парам. Данные могут передаваться битами или байтами. Кодированный сигнал может иметь два, три, пять и более уровней. Некоторые методы кодирования сигналов требуют дополнительного кодирования данных или синхронизации, которые уменьшают скорость передачи информационных сигналов. Соотношение между категорией канала, диапазоном частот и максимальной скоростью передачи данных. Каждый протокол требует определенную ширину спектра или, если хотите, ширину информационной магистрали. Схемы кодирования усложняют для того, чтобы эффективнее использовать информационные магистрали. Как и в аналогии с двигателем, совсем необязательно раскручивать его до максимальных оборотов, целесообразнее включить передачу. RZ - это трехуровневый код, обеспечивающий возврат к нулевому уровню после передачи каждого бита информации. Его так и называют кодирование с возвратом к нулю Return to Zero. Логическому нулю соответствует положительный импульс, логической единице - отрицательный. Информационный переход осуществляется в начале бита, возврат к нулевому уровню - в середине бита. Особенностью кода RZ является то, что в центре бита всегда есть переход положительный или отрицательный. Следовательно, каждый бит обозначен. Приемник может выделить синхроимпульс строб , имеющий частоту следования импульсов, из самого сигнала. Привязка производится к каждому биту, что обеспечивает синхронизацию приемника с передатчиком. Такие коды, несущие в себе строб, называются самосинхронизирующимися. Недостаток кода RZ состоит в том, что он не дает выигрыша в скорости передачи данных. Наиболее часто код RZ используется в оптоволоконных сетях. При передаче света не существует положительных и отрицательных сигналов, поэтому используют три уровня мощности световых импульсов. Код Манчестер-II или манчестерский код получил наибольшее распространение в локальных сетях. Он также относится к самосинхронизирующимся кодам, но в отличие от кода RZ имеет не три, а только два уровня, что обеспечивает лучшую помехозащищенность. Логическому нулю соответствует переход на верхний уровень в центре битового интервала, логической единице - переход на нижний уровень. Логика кодирования хорошо видна на примере передачи последовательности единиц или нулей. При передаче чередующихся битов частота следования импульсов уменьшается в два раза. Информационные переходы в средине бита остаются, а граничные на границе битовых интервалов - при чередовании единиц и нулей отсутствуют. Это выполняется с помощью последовательности запрещающих импульсов. Эти импульсы синхронизируются с информационными и обеспечивают запрет нежелательных граничных переходов. Изменение сигнала в центре каждого бита позволяет легко выделить синхросигнал. Самосинхронизация дает возможность передачи больших пакетов информацию без потерь из-за различий тактовой частоты передатчика и приемника. Большое достоинство манчестерского кода - отсутствие постоянной составляющей при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Благодаря этому гальваническая развязка сигналов выполняется простейшими способами, например, с помощью импульсных трансформаторов. Частотный спектр сигнала при манчестерском кодировании включает только две несущие частоты. Для десятимегабитного протокола - это 10 МГц при передаче сигнала, состоящего из одних нулей или одних единиц, и 5 МГц - для сигнала с чередованием нулей и единиц. Поэтому с помощью полосовых фильтров можно легко отфильтровать все другие частоты. Код Манчестер-II нашел применение в оптоволоконных и электропроводных сетях. Код NRZ Non Return to Zero - без возврата к нулю - это простейший двухуровневый код. Нулю соответствует нижний уровень, единице - верхний. Информационные переходы происходят на границе битов. Вариант кода NRZI Non Return to Zero Inverted - соответствует обратной полярности. Кроме того, скорость передачи данных вдвое превышает частоту. Наибольшая частота будет фиксироваться при чередовании единиц и нулей. При частоте 1 Гц обеспечивается передача двух битов. Для других комбинаций частота будет меньше. При передаче последовательности одинаковых битов частота изменения сигнала равна нулю. Код NRZ NRZI не имеет синхронизации. Это является самым большим его недостатком. Если тактовая частота приемника отличается от частоты передатчика, теряется синхронизация, биты преобразуются, данные теряются. Для синхронизации начала приема пакета используется стартовый служебный бит, например, единица. Наиболее известное применение кода NRZI - стандарт ATM Самый распространенный протокол RS, применяемый для соединений через последовательный порт ПК, также использует код NRZ. Передача информации ведется байтами по 8 бит, сопровождаемыми стартовыми и стоповыми битами. Код трехуровневой передачи MLT-3 Multi Level Transmission - 3 имеет много общего с кодом NRZ. Важнейшее отличие - три уровня сигнала. Единице соответствует переход с одного уровня сигнала на другой. Изменение уровня сигнала происходит последовательно с учетом предыдущего перехода. Максимальной частоте сигнала соответствует передача последовательности единиц. При передаче нулей сигнал не меняется. Информационные переходы фиксируются на границе битов. Один цикл сигнала вмещает четыре бита. Недостаток кода MLT-3, как и кода NRZ - отсутствие синхронизации. Эту проблему решают с помощью преобразования данных, которое исключает длинные последовательности нулей и возможность рассинхронизации. Протоколы, использующие код NRZ, чаще всего дополняют кодированием данных 4B5B. В отличие от кодирования сигналов, которое использует тактовую частоту и обеспечивает переход от импульсов к битам и наоборот, кодирование данных преобразует одну последовательность битов в другую. В коде 4B5B используется пяти-битовая основа для передачи четырех-битовых информационных сигналов. Пяти-битовая схема дает 32 два в пятой степени двухразрядных буквенно-цифровых символа, имеющих значение в десятичном коде от 00 до Для данных отводится четыре бита или 16 два в четвертой степени символов. Четырех-битовый информационный сигнал перекодируется в пяти-битовый сигнал в кодере передатчика. Преобразованный сигнал имеет 16 значений для передачи информации и 16 избыточных значений. В декодере приемника пять битов расшифровываются как информационные и служебные сигналы. Для служебных сигналов отведены девять символов, семь символов - исключены. Исключены комбинации, имеющие более трех нулей 01 - , 02 - , 03 - , 08 - , 16 - Такие сигналы интерпретируются символом V и командой приемника VIOLATION - сбой. Команда означает наличие ошибки из-за высокого уровня помех или сбоя передатчика. Единственная комбинация из пяти нулей 00 - относится к служебным сигналам, означает символ Q и имеет статус QUIET - отсутствие сигнала в линии. Кодирование данных решает две задачи - синхронизации и улучшения помехоустойчивости. Синхронизация происходит за счет исключения последовательности более трех нулей. Цена кодирования данных - снижение скорости передачи полезной информации. При совместном использовании кодирования сигналов MLT-3 и данных 4В5В четвертая передача работает фактически как третья - 3 бита информации на 1 герц несущей частоты сигнала. Такая схема используется в протоколе TP-PMD. Рассмотренные выше схемы кодирования сигналов были битовыми. При битовом кодировании каждому биту соответствует значение сигнала, определяемое логикой протокола. В пятиуровневом коде PAM 5 используется 5 уровней амплитуды и двухбитовое кодирование. Для каждой комбинации задается уровень напряжения. При двухбитовом кодировании для передачи информации необходимо четыре уровня два во второй степени - 00, 01, 10, Передача двух битов одновременно обеспечивает уменьшение в два раза частоты изменения сигнала. Пятый уровень добавлен для создания избыточности кода, используемого для исправления ошибок. Код PAM 5 используется в протоколе Base T Gigabit Ethernet. Данные передаются по всем четырем парам одновременно. Максимальная частота спектра несущей при передаче двухбитовых символов кода PAM 5 составляет 62,5 МГц. С учетом передачи первой гармоники протоколу Base T требуется полоса частот до МГц. Но о несущей, гармониках и полосе частот следует поговорить отдельно. Скорость движения зависит не только от возможностей автомобиля, но и от качества магистрали. То же самое справедливо и для передачи данных. Рассмотрим возможности информационных магистралей. Кодирование сигналов - это способ преобразования тактовой частоты в скорость передачи данных. С какой целью выполняют преобразование? Для того, чтобы увеличить скорость без изменения частотного диапазона канала связи. Кодирование требует использования более сложной приемо-передающей аппаратуры. Зато при переходе к более скоростным протоколам можно использовать те же кабели. А это уже большой плюс. Сигнал, имеющий синусоидальную форму, называется гармоническим. Его параметры определяются частотой и амплитудой. Чем больше форма сигнала отличается от синусоиды, тем больше гармонических составляющих он несет. Частоты гармоник кратны частоте несущей. Стандарты электропитания, например, требуют оценки качества напряжения сигнала вплоть до тридцатой гармоники. Диапазон частот сложного сигнала называется спектральной шириной сигнала. Он включает основную составляющую, которая определяет несущую, и гармонические составляющие, которые задают форму импульсов. Восстановление формы импульсов производится на аппаратном уровне, поэтому гармонические составляющие убирают с помощью фильтров. Спектральная ширина сигнала зависит от тактовой частоты, метода кодирования и характеристик фильтра передатчика. Рисунок 6 иллюстрирует, как метод кодирования позволяет уменьшить частоту несущей. Для трех методов кодирования приведены ситуации, требующие максимальную частоту несущей. Один герц несущей передает один бит 1 при манчестерском кодировании, два бита 01 кода NRZ и четыре бита кода MLT Фактор кодирования передача составляет соответственно один, два и четыре. Другие комбинации битов требуют меньшей частоты. Например, при чередовании нулей и единиц частота несущей кода MLT-3 уменьшается еще в два раза, длительная последовательность нулей уменьшает частоту несущей до нуля. Спектральную ширину сигнала не следует путать с тактовой частотой. Тактовая частота - это метроном, задающий темп мелодии. На рисунке 6 тактовой частоте соответствует скорость чередования битов. Спектральная ширина сигнала в данной аналогии это огибающая сигнала при условии, что она позволяет восстановить исходный импульсный сигнал. В аналоговой передаче спектральная ширина - это мелодия, имеющая гораздо более широкий спектр. Если попытаться передать мелодию по телефону, придется пожертвовать спектром. Линия связи, имеющая узкую полосу пропускания, "обрежет" верхние гармоники. При этом, качество звучания мелодии на выходе узкополосного канала связи ухудшится. При цифровой передаче для восстановления исходного сигнала требуется меньше гармоник, чем для аналогового. Технология передачи и приема цифровых сигналов позволяет восстановить исходный сигнал по несущей спектра. Однако для уменьшения коэффициента ошибок необходимо присутствие первой гармоники, что удваивает ширину спектра или частотный диапазон. Сигнал, который не имеет спектральной энергии нулевой частоты, является двухполосным. У двухполосного ширина первой гармоники в два раза больше, чем у однополосного. Спектр сигнала после манчестерского кодирования является двухполосным. Кодирование методами NRZ, MLT-3 и PAM 5 дает однополосный сигнал. Частота 10 МГц передается с одной гармоникой несущая и гармоники обозначены на рис. Частота 5 МГЦ обозначенная зеленым цветом имеет три гармоники в верхнем диапазоне. Остальные гармоники обрезаются фильтрами. Для двухполосного сигнала, который создается манчестерским десятимегабитным протоколом необходимо 20 МГц полосы пропускания. Для спектра несущей протокола ATM , в котором реализован метод кодирования сигналов NRZ, а тактовая частота составляет ,52 МГц, требуется полоса частот 77,76 МГц. С учетом одной несущей полоса сигнала составляет ,52 МГц. Нулевой запас превышения мощности сигнала на шумом при этом будет на частоте МГц. Таким образом, анализ спектра позволяет сделать вывод о недостаточной ширине информационной магистрали. Кроме ширины магистрали качество полотна зависит от неровностей. Волновая природа шумов и несоответствие категории 5 требованиям протоколов класса D подробно освещается в статье Дефицит категории 5. Методы кодирования и сложные схемы, использующие все витые пары, обеспечивают увеличение скоростей передачи данных без пропорционального увеличения диапазона частот среды передачи или ширины информационных магистралей. Анализ методов кодирования позволяет сделать вывод о том, что системы категории 5 имеют дефицит ресурсов даже для приложений своего класса. Современные информационные магистрали требуют более тщательной подготовки для перехода от десятимегабитных приложений к высокоскоростным протоколам. При создании новых систем требуется выбор среды передачи с резервом на будущее, который осложняется тем, что стандарты категории 5е и категории 6 еще не приняты. В условиях дефицита параметров существующих и отсутствия стандартов новых категорий возрастает роль достоверной информации по возможностям действующих и перспективных кабельных систем. Специальные знания требуются не только системным интеграторам, но и заказчикам. Самый простой путь - довериться авторитету производителя СКС и интеграторов. Самый благородный способ получения знаний - приобретение и изучение стандартов и различных пособий. На комплект американских, международных и европейских стандартов открытых систем придется потратить более тысячи долларов. Проекты разрабатываемых стандартов стоят от ста до трехсот долларов. Плюс несколько сот часов на их перевод и изучение. При этом содержание можно полностью понять только на основе знания теории передачи электропроводных и оптических сигналов. И даже после этого можно не увидеть никаких несоответствий, если внимательно не изучить и не проанализировать стандарты физического уровня протоколов. Самый быстрый способ - обучение на курсах по структурированным кабельным системам. Это к тому же дешевле и эффективнее. Однако практически все курсы не раскрывают несоответствий стандартов и не допускают выхода за их рамки. EcoLAN - это единственная компания, разработавшая семинары обучения для заказчиков и предлагающая комплекс услуг, которые обеспечивают реальную экономию при создании и эксплуатации кабельных систем локальных сетей. Отличие курсов EcoLAN заключается в том, что они призваны обосновать возможность выхода за рамки стандартов уже сегодня. Это позволяет использовать среду передачи по максимуму ее возможностей, что уменьшает стоимость владения. Кроме того, дает дополнительную свободу выбора систем и решений, особенно необходимую в условиях, когда происходит переход к новым категориям СКС и сетевым протоколам.
Параметры виртуальной таблицы 1с
Описание храма для детей
Степь презентация 4 класс
Что такое тактовая частота процессора и на что она влияет
Структура нуклеотида рнк
Постановление правительства рф 489
История 9 класс краткое содержание
Что такое "тактовая частота" компьютерного процессора?
Разобрать слово нужный по составу
Уровень иностранного языка в резюме
Частота процессора и правильное ее понимание
Как сварить молочную кукурузу в початках
Образец написания распоряжения
Через сколько времени после аборта можно
Быстродействие процессора
Topic мыслить как преступник сериал