O‘zbekiston Respublikasi Raqamli Texnologiyalar Vazirligi
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi
Toshkent Axborot Texnologiyalari Universiteti
Mobil aloqa tizimlari fakulteti
MUSTAQIL ISH-2
051-19 Xayrullayev Nodirbek
Reja:
1. Zamonaviy signal pritsessorlari arxitekturalarini o‘rganish.
2. Ko‘p yadroli signal protsessorlarni dasturlash.
3. Signal protsessorlari (SP) ishlatish sohalari va u yerdagi vazifalari,
parametrlari.
4. Signallarga raqamli ishlov berish tizimlari arxetekturasi.
5. Signal turlari va ularni ifodalash.
Zamonaviy signal pritsessorlari arxitekturalarini o‘rganish Zamonaviy signal
protsessorlari (DSP), audio, video, kommunikatsiya, radar, sensorlar, va boshqa bir
qancha ilovalarda signallarni ishlash uchun dizayn qilingan maxsus protsessorlar
hisoblanadi. DSP arxitekturasi, oddiy kompyuter protsessorlaridan farqli ravishda,
signallarni tez va samarali boshqarish uchun optimallashtirilgan bo'lishi mumkin.
Zamonaviy DSP protsessorlarining ba'zi umumiy arxitekturalar quyidagilardir:
VLIW (Very Long Instruction Word): Bu arxitektura ko'p qavatli, paralellik
imkoniyatlarini yaxshi foydalanuvchi uchun ishlatadi. Har bir instruksiya o'z ichiga
ko'p sonli amallarni o'z ichiga oladi.
RISC (Reduced Instruction Set Computer): DSP arxitekturalari odatda RISC
prinsiplari asosida ishlaydi. Bu, oddiy kompyuterlarda ham keng tarqalgan
arxitektura bo'lib, har bir instruksiya o'zini maxsus va tez amallar bilan
tanlashtiradi.
CISC (Complex Instruction Set Computer): Ushbu arxitektura kompleks
instruksiyalarni qo'llab-quvvatlash asosida ishlaydi. Ammo, DSP protsessorlari
odatda RISC arxitekturasini asoslashadi.
SIMD (Single Instruction, Multiple Data): SIMD arxitekturasi, bir vaqtda bir
nechta o'zaro mos keladigan amallarni bajarishga yo'l qo'ymoqda. Bu, massivlar
(arrays) va matritsalarni tez ishlash uchun juda samarali bo'lishini ta'minlaydi.
Pipeline: DSP protsessorlari odatda amallar o'zaro bog'liq bo'lgan bir qancha
daraxtlarda (pipeline) ishlaydi. Bu, amallarni bir-biridan farq qilish vaqtini
qisqarishga imkon beradi.
Fixed-Point vs. Floating-Point: DSP protsessorlarida keng tarqalgan ildizlar
(mantissa) va songa (exponent) bo'lgan sonlarni ishlatish mumkin. Bu, ishlovchi
yadro (ALU) uchun ishni soddalashtiradi va energiya qo'ziqligini pasaytiradi.
Zamonaviy DSP protsessorlarining yaratilishi va ishlash prinsiplari tezlik, samarali
amalni o'rganish, va foydalanuvchining maxsus talablari bo'yicha dizayn qilingan.
Bu protsessorlar, musiqa, kommunikatsiya, rassomlik, xromatografiya, avtomobil
sistemalari, telekommunikatsiya, va boshqa bir qator sohada foydalanilmoqda.
DSP asosiy foydalanish sohalarining turlari: DSP protsessorlari ko'p sohada
foydalaniladi. Bu sohalar orasida audio va video ishlash, signal tahlili,
kommunikatsiya, radar, rassomlik, va avtomobil tizimlari kabi sohalarga tegishli
bo'lishi mumkin.
DSP dasturlash til va vositalari: Ko'pgina DSP protsessorlari, maxsus dasturlash
tillarini qo'llaydi. MATLAB, Simulink, C, C++, va assembly dasturlash tillari
odatda DSP dasturlashida ishlatiladi. DSP vositalari, ma'lum bir DSP protsessorini
dastur tuzish uchun mo'ljallangan ma'lumot qurilmalardir.
Massiv parallellik: DSP protsessorlari odatda massiv parallellikni qo'llabquvvatlash, ya'ni bir nechta amallarni bir vaqtda bajarishga imkon berish uchun
dizayn qilingan. Bu, signallarni tez va samarali boshqarishda muhimdir.
Qisqa amallar va yuqori tezlik: DSP arxitekturasi, oddiy kompyuterlardan farqli
ravishda, qisqa va tez amallarni bajarishga mo'ljallangan. Bu, real vaqt rejimida
ishlashga qodir bo'lishni ta'minlaydi.
Energetika samaradorligi: Ko'pgina DSP protsessorlari energetika samaradorligi
bo'lgan yorliq chiplar hisoblanadi. Bu, energetika xajmini pasaytirish va ishlovchi
qurilmalar uchun ishlatilgan quvvatni optimallashtirishga imkon beradi.
Xususiy funksiyalar va buyurtmalar: DSP protsessorlari maxsus audio efektlar,
filtrlar, FFT (Fast Fourier Transform), FIR (Finite Impulse Response), IIR (Infinite
Impulse Response) filtrlari kabi xususiy funksiyalarni boshqarishga mo'ljallangan.
Algoritmalar va qo'shimcha dasturlash: Signal protsessorlari ko'pgina boshqa
maxsus algoritmalar va dasturlashlar bilan birga ishlaydi. Masalan, FIR filtri, IIR
filtri, FFT algoritmalari, adaptive filtrlar, va boshqa algoritmalar DSP da yuqori
tezlikda bajariladi.
Bu asosiy nuqtalardan tashqari, har bir DSP kompaniyasi tomonidan taqdim
etilgan mahsulotlar, texnologiyalar, va yana bir qator boshqa tafsilotlar mavjud.
Barcha bu ma'lumotlar, o'z izlaringiz va loyihalaringiz bo'yicha qo'llanish uchun
ilg'or malumotlar to'plamini o'rganish uchun yaxshi bir boshlang'ich bo'lishi
mumkin.
Raqamli signal protsessorlari bir nechta asosiy arxitektura asosida ishlab
chiqilmodqa, misol uchun Garvad va Fon Neyman arixtekturalari. Garvard
arxitekturaning o'ziga xos xususiyati shundaki, dasturlar va ma'lumotlar turli xil
xotira qurilmalarida - dastur xotirasida va ma'lumotlar xotirasida saqlanadi. Fon
Neyman arxitekturasidan farqli o'laroq, protsessorga ko'rsatma va ikkita operandni
olish uchun kamida uchta shina tsikli kerak bo'lsa, DSP bir vaqtning o'zida buyruq
xotirasiga ham, ma'lumotlar xotirasiga ham kirishni amalga oshirishi mumkin va
yuqoridagi ko'rsatma ikkita shina siklida olinishi mumkin. Haqiqiy qurilmalarda
buyruq xotirasi nafaqat dasturlarni, balki ma'lumotlarni ham saqlashi mumkin.
Bunday holda, DSP o'zgartirilgan Garvard arxitekturasiga muvofiq qurilgani
aytiladi. Ushbu maqolada raqamli signal protsessori arxitekturasi tuzulishi va
ishlash tamoyillari yoritib berilgan.
Ko‘p yadroli signal protsessorlarni dasturlash
Ko‘p yadroli signal protsessorlari (Multi-Core Signal Processors) ko'p xil
vazifalarni bir vaqtda bajarish uchun dizayn qilingan protsessorlar hisoblanadi. Bu
protsessorlar, signal ishlash, parallel hisoblash, grafika, va boshqa murakkab
hisoblash vazifalarini tez va samarali bajarish uchun mo'ljallangan. Ularning
boshqa nomlari ham mavjud: Many-Core Processors, Multi-Processor Systems-onChip (MPSoC), va boshqalar.
Quyidagi muhim nuqtalarni bilib oling:
Parallel ishlash imkoniyatlari: Ko'p yadroli protsessorlar, bir nechta ishleviy
yadrolarga ega bo'lib, shu sababli, ular parallel vazifalarni bajarishga imkon beradi.
Bu, yuqori tezlikda hisoblash va ko'p xil vazifalarni bir vaqtda bajarish
imkoniyatini beradi.
Ishlovchi yadrolar: Ko‘p yadroli DSP protsessorlarida, har bir yadro o'z maxsus
ALU (Arithmetic Logic Unit), registrlar, va boshqa qo'shimcha qurilmalar bilan
taminlangan bo'lib, o'zini o'zini boshqarish imkoniyatiga ega.
Task parallelism va data parallelism: Task parallelism, bir nechta vazifalarni bir
vaqtda bajarish, va data parallelism esa bir vazifani bir nechta ma'lumotlarga qarab
bajarish demakdir. DSP protsessorlari, obyekt, amal, yoki ma'lumot parallelismi
qo'llab-quvvatlashda juda samarali bo'lib, vazifalarini qisqarish, energiya
qo'ziqligini pasaytirish, va umumiy samaradorlikni oshirish imkonini yaratadi.
Interconnects: Ko'p yadroli DSP protsessorlarida yadro'larning bir-biri bilan
murojaat qilish uchun mos keladigan tarmoq (interconnects) tizimi juda muhimdir.
Bu, ma'lumotlar almashinuvi, ko'p xil vazifalarni bajarish, va har bir yadro
o'rtasida kommunikatsiyani tashkil etishda samarali bo'ladi.
Programmable Logic: Ba'zi DSP protsessorlari, yordamchi loyihalarni (FPGAs)
integratsiya qilgan bo'lib, foydalanuvchilarga ma'lumotlar ishlashda yoki
ma'lumotlar almashinuvi yaratishda keng imkoniyatlar beradi.
Maxsus yadro architekturasi: Ko'p yadroli DSP protsessorlari, foydalanuvchilar
uchun maxsus yadro architekturasiga ega bo'lib, ma'lumotlar almashinuvi va signal
ishlash sohalari uchun optimallashtirilgan.
Quvvat birligi: Ko'p yadroli DSP protsessorlari, har bir yadro o'zining quvvat
birligiga ega bo'lgan muhim maxsus qo'llanmalarga yoki jismoniy tuzilmalarga
muvofiq ishlovchi bo'lib, energiya qo'ziqligini pasaytirishda samarali bo'ladi.
Ko‘p yadroli signal protsessorlarni dasturlash uchun foydalaniladigan asosiy
dasturlash tillari C, C++, VHDL, Verilog, va hokazo. Bu protsessorlar, qisqa vaqt
ichida yuqori miqdorda ma'lumotni ishlab chiqish va uzatish, telekommunikatsiya,
avtomobil tizimlari, tibbiyot, va boshqa sohalarda foydalaniladi.
Signal protsessorlari (SP) ishlatish sohalari va u yerdagi vazifalari,
parametrlari Signal protsessorlari (SP) ko'p xil sohalarda foydalaniladi va
ularning vazifalari, parametrlari o'zaro farqli bo'ladi. Quyidagi, SP ishlatiladigan
bir nechta sohalarning bir qismini ko'rsatadi:
Audio ishlash: SP, audio signal ishlovchi qurilmalarda (masalan, audio qurilmalari,
amplitud modulyatsiya (AM) qurilmalari, kabelsiz audio qurilmalari)
foydalaniladi. Ular ovozni tahlil qilish, shumlarini kamaytirish, efektlarni qo'llash
va boshqa audio ishlovchi vazifalarni bajarishda qo'llaniladi.
Radar va sonar tizimlari: Radar va sonar tizimlari qurilmalarida SP, radio signal,
mikrovolnoviy signal, yoki ultrazvuk signalni ishlovchi sifatida ishlatiladi. Ular
ob'ektning orqaga o'tqazilishi, masofani o'lchash, va boshqa parametrlarni
aniqlashda foydalaniladi.
Telekommunikatsiya: SP telekommunikatsiya sohasida signalni ishlovchi bo'lib,
masalan, modulyatsiya, demodulyatsiya, signalni uzatish va tarqatish, audio/video
kodlash va dekodlash, xush kelibsizlik chegarasi, tizimda nosozlikni kamaytirish
va qo'shimcha vazifalarni bajarishda foydalaniladi.
Tibbiyot: SP tibbiyot sohasida signalni ishlovchi bo'lib, masalan, x-ray tasvirni
tahlil qilish, elektrokardiogramni (EKG) o'qish, ultrasonografiya, magnet rezonans
tomografiya (MRI), va boshqa tibbiyot maqsadlarda foydalaniladi.
Rassomlik: SP, rassomlik sohasida rasmlarni ishlovchi bo'lib, masalan, tasvirni
optimallashtirish, rasmlarni tahlil qilish, rasmlarni qo'llash va boshqa rassomlik
vazifalarni bajarishda qo'llaniladi.
Signal protsessorlarining parametrlari esa har bir vazifaga mos ravishda o'zgaradi.
Ba'zi umumiy parametrlar quyidagilar bo'lishi mumkin:
Tezlik (Clock Frequency): Signal protsessorining ishlovchi tezligi (megahertz yoki
gigahertzda ifodalangan) vaqt samaradorligini belgilaydi.
Yadrolar soni va turi: Signal protsessorlari, yadro soni (ko'p yadroli yoki bitta
yadroli) va yadro turi (DSP yadro, ARM, RISC, va hokazo) boyicha farqlanadi.
Ma'lumot o'lchamini (Word Length): Signal protsessorlari ishlovchi
ma'lumotlarining uzunligini ifodalaydi va bu o'lcham, qanday miqdorda
ma'lumotlar ishlatish mumkinligini ko'rsatadi.
Energetika quvvati (Power Consumption): SP yordamchi qurilma energiya quvvati
va batareya uchun samarali bo'lishi lozim.
Ishlovchi temperaturasi va atrof-muovin (Operating Temperature Range): Signal
protsessorlarining ishlovchi temperaturasi va atrof-muovin chegarasi, ularni har
qanday muhitda foydalanish imkoniyatini belgilaydi.
Operativ xotira (RAM) va xotira (Flash Memory): Signal protsessorining ishlovchi
xotira va xotira miqdori, o'zgartirish vaqtida yoki ko'pgina ma'lumotni saqlash
uchun muhimdir.
Bu parametrlar, SP-ni iste'mol qiladigan maqsad va to'liqlovchi qurilma talablari
boyicha tanlashda muhimdir.
Signal protsessorlari (SP) haqida yanada kengroq malumot olish uchun, ularni
boshqa muhim tafsilotlarini va asosiy xususiyatlarni o'rganish juda muhimdir.
Quyidagi qisqa ko'rsatmalarni o'qishingiz, SP-larning asosiy xususiyatlari haqida
ko'proq fahm bo'lasiz:
Yadro Turlari:
- DSP Yadro: DSP yadroli signal protsessorlari, signal ishlovchi vazifalarni
bajarish uchun maxsus ravishda dizayn qilingan yadrolardir. Ular massiv
parallellikni qo'llaydigan va signalni tez va samarali boshqarishda juda samarali
bo'lib, filterlash, FFT (Fast Fourier Transform), va boshqa amallarni o'rganish
uchun mo'ljallangan.
- ARM Yadro: Ko'pgina signal protsessorlari, ARM yadrolari asosida ishlaydilar.
Bu, umumiy ma'lumotlar ishlash, operatsion tizimni boshqarish, va DSP
vazifalarni bajarish uchun yaxshi imkoniyatlar taqdim etadi.
Parallel Ishlov (Parallel Processing): SP protsessorlari parallel ishlovga juda qodir.
Bu, bir nechta vazifalarni bir vaqtda bajarish, shuningdek, bir signalni bir nechta
yadro orqali boshqarish va parallel ishlovga moslashtirilgan algorithmni qo'llash
orqali ko'p tezlik va samarali ishlash imkoniyatini beradi.
Ishlovchi Tezlik (Clock Speed): SP protsessorlarining ishlovchi tezligi (megahertz
yoki gigahertzda ifodalangan) juda muhimdir. Yuqori tezlik, signalni tez va
samarali boshqarish uchun muhimdir.
Dasturlash Tili: SP protsessorlari odatda C, C++, MATLAB, Simulink, VHDL, va
boshqa dasturlash tillarini qo'llaydilar. Dasturlash tili va vositalari, SP-ni
foydalanish sohasiga mos ravishda qo'llanishini ta'minlaydi.
Massiv Parallelism (SIMD): Bir vaqtda bir nechta o'zaro mos keladigan amallarni
bajarish uchun mo'ljallangan SIMD arxitekturasi juda muhimdir. Bu, ma'lumotlarni
parallel ravishda qo'llash orqali tez va samarali ishlovchi bo'ladi.
Xususiy Funktsiyalar va Algoritmalar: SP-lar, signal protsessing sohalari uchun
maxsus algoritmalar va dasturlash tillarini taqdim etadi. Bunday maxsus
funksiyalar, filtrlash, kodlash-dekodlash, FFT, signal tahlili, va boshqa amallarni
bajarish uchun mo'ljallangan.
Xavfsizlik va Energetika Quvvati: SP-lar portsiyaga vosita qilish, energiya
qo'ziqligini pasaytirish, va ishlovchi qurilmalar uchun tez va samarali bo'lish uchun
dizayn qilingan.
Bu faqat boshqa sohalar haqida yanada keng malumot olish uchun
foydalaniladigan boshqa muhim nuqtalardan faqat ba'zi tahlillar va taqdimotlar
ko'rsatildi. SP-ni sifatli tushunish va ishlatish uchun shu sohalarda amaliyotga
tushish, maxsus tadqiqotlar bilan shug'ullanish va SP ishlatiladigan ma'lumotlarni
o'rganish muhimdir.
Signallarga raqamli ishlov berish tizimlari arxetekturasi Signallarga raqamli
ishlov berish tizimlari (Digital Signal Processing - DSP) arxitekturasi, signalni
raqamli ko'rsatkichlarga aylantirish, tahlil qilish, va boshqarish uchun
mo'ljallangan tizimni tushunishda juda muhimdir. DSP arxitekturasi quyidagi
muhim xususiyatlarga ega bo'ladi:
Analogdan Raqamli (ADC) va Raqamdan Analog (DAC) Ko'rsatkichlar: DSP
tizimi uchun kirish va chiqish qilish uchun analog signalni raqamli ko'rsatkichlar
(ADC) orqali raqamli ko'rsatkichga o'girish va raqamli signallarni analog
ko'rsatkichlar (DAC) orqali analogga aylantirish uchun mo'ljallangan. DSP, shu
usulda analog va raqamli signal almashinuvini amalga oshiradi.
Ishlovchi Yadro (Processor Core): DSP arxitekturasida ishlovchi yadro, amaliy
ma'lumotlar va algoritmalar ishlash uchun mo'ljallangan xususiy qism bo'ladi. DSP
yadrolari odatda kompyuter arxitekturasidan farqli ravishda signalni tez va
samarali boshqarish uchun optimallashtiriladi.
Raqamli Signal Tahlili: DSP tizimlari, signalni tahlil qilish va aniq ma'lumotlarni
olish uchun ko'p xil algoritmalar va tahlil usullari qo'llaydi. Bu orqali, signal
statistikasi, frekvensiyalari, va boshqa xususiyatlari o'rganish mumkin.
Digital Filterlar: DSP arxitekturasi, filtrlash amalini bajarish uchun maxsus
birlashmalarga ega bo'ladi. FIR (Finite Impulse Response) va IIR (Infinite Impulse
Response) filtrlari, DSP tizimlari orqali signalni filtrlashda o'rnatiladi.
FFT (Fast Fourier Transform) va IFFT (Inverse Fast Fourier Transform): DSP
tizimlari signalni fur'er tahlil qilish uchun FFT va inversti FFT algoritmalarini o'z
ichiga oladi. Bu, signalni frekensiyalar bo'yicha tahlil qilish va tizimni tushunishda
juda samarali bo'ladi.
Miqdorlar va Registrlar: DSP tizimlari odatda bir nechta miqdorlar va registrlar
bilan taminlangan. Bu, massiv parallellik va yuqori tezlikda amal bajarish uchun
mo'ljallangan.
O'zaro Bog'lovchi Tarmoqlar (Interconnects): DSP arxitekturasi uchun tizimda
o'zaro bog'lovchi tarmoqlar juda muhimdir. Signalni bir yerdan boshqa yerga
uzatish va qaytarishda samarali ishlovchi tizimni ta'minlash uchun buni
rivojlantirish muhimdir.
Energetika Quvvati va Qo'ziqlar: DSP tizimlari, eng kam energiya bilan samarali
ishlovchi bo'lishi uchun energiya quvvati va qo'ziqlarni sifatli boshqarishga e'tibor
beradi.
DSP arxitekturasi, signalni tez va samarali boshqarishda tizimni maksimal
samaraga olib kelish uchun rivojlantiriladi. U, musiqa, telekommunikatsiya,
avtomobil tizimlari, tibbiyot, radar, va boshqa bir qator sohalarda samarali
foydalaniladi.
Fizik tashuvchilardan axborotni chiqarib olish uchun asosiy vosita bu signal
hisoblanadi. Signallarga misol sifatida telefon so’zlashuvini tashkil qiladigan
mikrofon zanjiridagi tok, tasvirlani nurining yorqinligi orqali telivezordan qabul
qilish, radiouzatgish antennasidagi tok va boshqa ko’pgina misollarni keltirish
mumkin.
Shundan kelib chiqgan holda, signal bu – amaliy jihatdan ko’p hollatlarda vaqt
ichida oquvchi obektiv jarayondir. Axborot hisoblash tizimlarida o’zi tomonidagi
jarayonning nazariyasini emas balki, signalning analitik ta’rifini matematik
modellar yordamida amalga oshirish qaraladi. Ko’pgina hollarda barcha signallar
aniq fizik koordinatalarda qiymatlari berilgan funksiya sifatida qaralib kelinadi.
Bu ma’noda signallarni bir o’chovli (vaqtga bog’liq holda), tekislikda
berilgan ikki o’lchovli (misol uchun xar xil tipdagi tasvirlarni), uch o’lchovli (
misol uchun fazodagi ob’ektlar) ni keltirish mumkin.
Bunday signallarni matematik tavsiflanishi tegishli ravishda bir, ikki, va uch
o’zgaruvchi bo’ladi. Albatta bu erda nafaqat skalyar funksiyalarni sifatida
foydalanish emas balki ancha qiyin modellarini kompleks va vektor funksiyalarni
qulay foydalanish mumkin.
Signallarga raqamli ishlov berishdan maqsad turli o’zgartirishlar orqali ularni
samaradorlik bilan uzatish, saqlash va axborotni ajratib olishdan iborat.
Keying vaqtlarda keng rivojlangan signallarga raqamli ishlov berish usullari bir
qator afzalliklarga ega:
- umuman olganda signallarga ishlov berishning xar qanday murakkab
algoritmlarini amalga oshirish mumkinligini amalga oshirish mumkinligini va
ushbu signallarga ishlov berish algoritmlarini real vaqtda amalga oshirish
imkoniyatini beruvchi elementlar bazasi borligi;
- raqamli qurilmalar yuqori aniqlikda ishlov imkoniyatini beruvchi algoritmlarning
yaratilganligi va mavjudligi;
- nazariy jixatdan uzatilayotgan xabarlarni xalaqitbardosh kodlardan foydalanib
uzatish va saqlash saqlash natijasida xatosiz qayta tiklash imkoniyatining borligi
raqamli signallarga xosdir.
Yuqoridagi afzalliklarni amalga oshirish diskret signallar va elementar zanjirlar
xaqidagi asosiy ma’lumotlarga ega bo’lish darajasiga bog’liq.
Siganl kauzal deyiladi qachonki u barcha real signallar vaqt boshlanishida paydo
bo’ladigan signallarga aytiladi. Agar signalning qiymati qaysidir vaqt oralig’ida
qaytarilsa bunday signallar davriy signallar deyiladi.
Bugungi kunda qo‘yidagi tipdagi signallarga asosiy e’tibor qaratilmoqda:
- Nutqiy signallar, misol uchun kundalik hayotda ishlatiladigan (telefonda
gaplashish, radio eshitish );
- Beomedik signallar (elektroensefalogramma, miya signallari );
- Ovozli va audiosignallar;
- Video va telerasmlar;
- Radar signallari (berilgan diapazonda ma’lum bir maqsadga yo‘naltirilgan
izlanishlarda qo‘llaniladigan ).
Tabiatda uchraydigan ko‘pgina signallar o‘zining analogli formasiga ega bo‘lib,
vaqt bo‘yicha uzliksiz o‘zgaradigan va misol uchun ovozli to‘lqin ko‘rinishida
fizik kattaligi bo‘yicha ta’riflanadi. Odatda raqamli signallarni qayta ishlashda
ishlatiladigan anolog signallar bir xil oraliqli vaqt intervalida raqamli ko‘rinishga
keltiriladi.
Ko‘pincha raqamli signallarni spektr qiymatlarini olib yoki qo‘lay formaga
keltirish orqali qayta ishlash interferensiyalardan yoki shumlardan bartaraf etish,
signallarni siliqlash, siqish, tanishda katta yordam beradi.
Bugungi vaqtda signallarga raqamli ishlov berish ko‘pgina, avval anologli
usullarda ishlatiladigan sohalarda tashqari yangi anologli qurilmalarda bajarib
bo‘lmaydigan sohalarda qo‘llanilmoqda. Signallarga raqamli ishlov berishning
jozibaliligi quyidagi asosiy qulayliklarga bog‘langan.
- Aniqlilikning kafolatlanganligi. Aniqlilik ishlatilgan bitlar soniga qarab
aniqlanadi.
- Mutloqo aks ettirish. Raqamli yozuvga signallarga raqamli ishlov
berish usullarin qo‘llash orqali signal sifatiga zarar etkazmagan holda ko‘p marta
nusxalash yoki aks ettirish mumkinligi.
-Moslashuvchanlik. Signallarga raqamli ishlov berish tizimi orqali qurilmani
o‘zgartirmasdan xar xil funksiyalarni bajarilishini qayta dasturlashtirish
mumkinligi.
- Yuqori darajadagi unumdorlik. Signallarga raqamli ishlov berishni
signallarni analogli qayta ishlab bo‘lmaydigan vazifalarini bajarilishida qo‘llash
mumkin.
Misol uchun chiziqli fazoviy xarakteristikalarini olgan holda murakkab adaptiv
filtrlashlarni amalga oshirish masalalarida qo‘llanilishi.
Tezlik va xarajatlar. Keng polosali signal uchun signallarga raqamli
ishlov berishning loyihalari qimmat bo‘lishi mumkin. Hozirgi vaqtda keng polosali
signallarni qayta ishlashda ishlatiladigan tezkor ATSP
(analograqamli/raqamlianalogli keltirgichlar) lar yo qimmat yoki keng polosali
signallarga kerakligicha ishlov berishning imkoniyatining etishmasligidadir.
Ishlov berish vaqti. Signallarga raqamli ishlov berish metodikasi yoki raqamli
ishlov berishning dasturiy vositalaridan foydalanish bilan tanish bo‘lmaslik
qo‘yilgan vazifalarni sifatli bajarish juda ko‘p vaqtni yoki umuman bajarib
bo‘lmasligi mumkin.
Signallarga raqamli ishlov berishdan maqsad turli o‘zgartirishlar orqali ularni
samaradorlik bilan uzatish, saqlash va axborotni ajratib olishdan iborat. Keyingi
vaqtlarda keng rivojlangan signallarga raqamli ishlov berish usullari bir qator
afzalliklarga ega:
- umuman olganda signallarga ishlov berishning har qanday murakkab
algoritmlarini amalga oshirish mumkinligi va ushbu signallarga ishlov berish
algoritmlarini real vaqtda amalga oshirish imkoniyatini beruvchi elementlar bazasi
borligi;
- raqamli qurilmalar yuqori aniqlikda ishlash imkoniyatini beruvchi
algoritmlarning yaratilganligi va mavjudligi;
- nazariy jihatdan uzatilayotgan xabarlarni halaqitbardosh kodlardan foydalanib
uzatish va saqlash natijasida xatosiz qayta tiklash imkoniyatining borligi raqamli
signallarga xosdir.
Yuqoridagi afzalliklarni amalga oshirish diskret signallar va elementar zanjirlar
haqidagi asosiy ma’lumotlarga ega bo‘lish darajasiga bog‘liq.
Qo‘llanilish sohalar:
Signallarga raqamli ishlov berish (SRIB)– bu zamonaviy elektronikada sohasida
tezkor rivojlanayotgan va raqamli protsessorda boshqariluvchi raqamli
ko‘rinishdagi axborotlardan tashkil topgan barcha sohalarda qo‘llaniladi.
SRIBning qo‘llanilish sohalariga qo‘yidagilarni keltirish mumkin;
Rasmlarni qayta ishlash
- tasvirlarni tanish;
- mashinali ko‘rish;
- rasmlarni sifatini yaxshilash;
- faksimile;
- sputnikli kartalar;
- animatsiya.
Insturmental vositalar
- spekral analiz;
- vaziyatni boshqarish va tezlik;
- shumni pasaytirish;
- axborotni siqish.
- Ovoz/audio
- ovozni tanish;
- ovozni sintez qilish;
- raqamli audiotizimlar;
- tenglashtirish.
Harbiy maqsadda
- xavfsiz aloqa;
- radarlar bilan ishlash;
- raketalarni boshqarish.
- Telekommunikatsiya
- exolarni bartaraf etish;
- adaptivli tenglashtirish;
- videokonferensiya – aloqa;
- ma’lumotlarni uzatish.
Biomeditsina
- bemorlarni kuzatish;
- skanerlash;
- elektroensefalogrammani analiz qilish;
- rentgen tasvirlarini saqlash va yaxshilash.
Istemolchi maqsadida
- raqamli mobil telefonlar;
- universal mobil aloqa tizimlari;
- raqamli televedeniya;- animatsiya.
Insturmental vositalar
- spekral analiz;
- vaziyatni boshqarish va tezlik;
- shumni pasaytirish;
- axborotni siqish.
Ovoz/audio
- ovozni tanish;
- ovozni sintez qilish;
- raqamli audiotizimlar;
- tenglashtirish.
Bir qarashda SRIB ning qo‘llanilish sohasini yuqorida keltirilganlardan tashqari
boshqa sohalarni ham keltirish mumkin.
Signal turlari va ularni ifodalash SIGNAL (lot. signum — belgi) — biror bir
fizik jarayonning bir yoki bir nechta parametrini xabarga mos ravishda
o‘zgarishiga aytiladi. Shovqin ham xuddi signalga o‘xshab vaqt bo‘yicha
o‘zgaruvchi jarayondir. Ammo u hech qanday informatsiyani o‘zichiga olmaydi.
«Signal» tushunchasi kibernetika fanida aniq ifodalab berilgan,
unga koʻra, aniq bir hodisa toʻgʻrisidagi axborotni eltuvchi signal 4
tarkibiy qismdan iborat:
1. Signalning fizik vositasi (eltuvchisi);
2. Signalni ifodalash shakli (sintaksis);
3. Interpretatsiya mazmuni (semantika);
4. Ayni bir signalga har xil maʼno berish qoidalari (pragmatika);
Signallarni oʻzgartirish va uzatishga oid umumiy qonuniyatlarni informatsiya
nazariyasi oʻrganadi
Signallarning bir qancha turlari mavjud bo’lib ular quyidagilardan iborat:
1. Analog (uzluksiz) signallar
2. Raqamli signallar
3. Diskret signallar
Analog signal (uzluksiz) - bu vaqt funktsiyasi va barcha mumkin bo'lgan
qiymatlarning uzluksiz to'plami bilan tavsiflanadigan bir qancha parametrlarga ega
bo'lgan tabiiy axborot signalidir.
Inson sezgisi atrofdagi barcha ma'lumotlarni analog shaklda oladi, masalan, agar
odam o'tayotgan yuk mashinasini ko'rsa, uning harakati kuzatiladi va uzluksiz
o'zgaradi. Bir kishi masofani bir zumda baholaydi va har lahzada u aniqlanadi va
avvalgidan boshqacha bo'ladi. Xuddi shu narsa boshqa ma'lumotlar bilan ham sodir
bo'ladi - odamlar ovozni eshitadilar va uning balandligini baholaydilar, video
signal sifatini va boshqalarni baholaydilar. Shunga ko'ra, barcha turdagi
ma'lumotlar analog xarakterga ega va doimo o'zgarib turadi.
Analog signallarning kamchiliklari:
1. Bu turdagi signal ortiqcha. Ya'ni, ulardagi analog ma'lumotlar filtrlanmagan –
ular juda ko'p keraksiz axborot ma'lumotlarini olib yurishadi. Shu bilan birga,
qo'shimcha parametrlar va signalning xarakterini bilib, masalan, chastota usuli
bilan, ma'lumotni filtrdan o'tkazish mumkin
2. Xavfsizlik. U tashqaridan ruxsatsiz bostirib kirganida deyarli butunlay ojiz;
3. Har xil to'siqlar oldida mutlaq ojizlik. Agar ma'lumot uzatish kanaliga har
qanday to'siq qo'yilsa, u signal qabul qilgich tomonidan o'zgarishsiz uzatiladi;
4. Namuna olish darajasining o'ziga xos farqlanishining yo'qligi – uzatilayotgan
ma'lumotlarning sifati va miqdori hech narsa bilan chegaralanmaydi.
Raqamli signallar - bu uzatiladigan ma'lumotlarning o'ziga xos parametrlarini
tavsiflovchi ketma -ket raqamli qiymatlar ko'rinishida taqdim etilgan sun'iy
axborot signallari.
Raqamli signallar faqat 0 va 1 dan iborat bo’ladi. Raqamli signalda noldan
maksimalgacha o'tish keskin amalga oshiriladi, bu esa qabul qiluvchi uskunani
aniqroq o'qish imkonini beradi. Biroq, raqamli signallar analog versiyadan bitta
kamchilik bilan farq qiladi: yuqori darajadagi shovqin bilan ularni qayta tiklash
mumkin emas va uzluksiz signaldan ma'lumot olish mumkin. Shuni yodda tutish
kerakki, haqiqiy raqamli signal jismoniy xarakteriga ko'ra analogdir. Shovqin va
elektr uzatish liniyalari parametrlarining o'zgarishi tufayli uning amplitudasi, fazasi
/ chastotasi o'zgaradi. Ammo bu analog signal (pulsli va diskret) raqam
xususiyatlariga ega. Natijada, uni qayta ishlash uchun sonli usullardan foydalanish
mumkin bo'ladi (kompyuterda ishlov berish).
Diskret signal - uzluksizdir va vaqt o'tishi bilan mumkin bo'lgan (oldindan
belgilangan) qiymatlardan birini oladi. Ma'lumotni diskret uzatish uchta ssenariyda
o'zgarish sodir bo'lishi bilan tavsiflanadi:
1. Elektr signali faqat vaqt ichida o'zgaradi, kattaligida doimiy (o'zgarmagan)
qoladi;
2. U faqat kattalik darajasida o'zgaradi, vaqt parametrida uzluksiz qoladi;
3. U bir vaqtning o'zida ham kattaligi, ham vaqti o'zgarishi mumkin. Diskretlik
hisoblash tizimlarida katta hajmdagi ma'lumotlarni uzluksiz uzatishda qo'llaniladi.
Analog signal sinusoidga o'xshash matematik vaqt funktsiyasi bilan tavsiflanadi.
Agar siz o'lchovlarni olsangiz, masalan, suvning harorati, uni vaqtivaqti bilan
isitish va sovutish, keyin funktsiya grafigida uning qiymatini har vaqt oralig'ida aks
ettiruvchi uzluksiz chiziq ko'rsatiladi.
Foydalanilgan saytlar:
1. https://chat.openai.com/c/8ca12b8f-939f-47db-9e8e-af75892e8b38
2. https://humoscience.com/index.php/itse/article/view/648
3. https://fayllar.org/pars_docs/refs/1748/1747852/1747852.pdf
4. https://kompy.info/bajardi-ochilov-s-qarshi2021-mavzu-signallarga-raqamliishlov.html
5. http://www.genderi.org/pars_docs/refs/98/97950/97950.pdf