एनालॉग की तुलना में डिजिटल उपकरण में अधिक विलंबता क्यों है?


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क्या यह स्पष्टीकरण कि डिजिटल उपकरण को प्रचार करने में अधिक समय लगता है? उदाहरण के लिए, एक सॉफ्टवेयर संश्लेषण एक हार्डवेयर संश्लेषण की तुलना में बहुत धीमा है।

जवाबों:


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मुझे लगता है कि आप सूचना, शक्ति और एन्ट्रापी के बारे में गहन दार्शनिक चर्चा में नहीं आ रहे हैं, लेकिन आप सिर्फ व्यावहारिक पहलुओं में रुचि रखते हैं।

बहुत सीधे शब्दों में कहें, डिजिटल सर्किट को इनपुट को मापने, इसे डिजिटाइज़ करने, किसी तरह के प्रसंस्करण के माध्यम से चलाने और फिर आउटपुट को फिर से विद्युत सिग्नल में बदलने की आवश्यकता है। डिजिटल सर्किट सीधे एनालॉग विद्युत संकेतों में हेरफेर नहीं कर सकते हैं। संकेत रूपांतरण के कारण आपके पास अतिरिक्त विलंबता है।

यदि आप अपने प्रश्न का उत्तर देते हैं तो आप यहां पढ़ना बंद कर सकते हैं।

अधिक दार्शनिक / भौतिक दृष्टिकोण से, लगभग सभी सर्किटों में आप वास्तव में विद्युत ऊर्जा (जो कि बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स करते हैं) में हेरफेर करने की कोशिश नहीं कर रहे हैं, लेकिन आप जानकारी में हेरफेर करने की कोशिश कर रहे हैं। इस मामले में, तकनीकी रूप से यह बिल्कुल सच नहीं है कि एनालॉग डिजिटल से तेज है। क्यों? खैर, एनालॉग सिग्नल पथ नॉनथोगोनल सूचना प्रोसेसर हैं: एक आदर्श ओपैंप या एक परिपूर्ण बफर जैसी कोई चीज नहीं है, सब कुछ परजीवी प्रभाव पड़ता है जिसे आपको फ़िल्टर करने या अन्यथा छुटकारा पाने की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से बहुत उच्च गति पर, एक तार बनाने के लिए भी यह एक वास्तविक समस्या बन जाती है जो मज़बूती से एक वोल्टेज स्थानांतरित करता है। डिजिटल प्रोसेसिंग सूचना से विद्युत पहलू को डिकम्पोज करता है: इसके इनपुट को डिजिटाइज़ करने के बाद, सिग्नल बहुत ही शुद्ध जानकारी के रूप में मौजूद है।

भले ही आपको दो रूपांतरण चरणों के साथ दंडित किया जाता है, अपने एडीसी और डीएसी के बीच आप प्रसंस्करण गति को तेज करने के लिए कई प्रसंस्करण चालों को नियोजित कर सकते हैं और आमतौर पर किसी भी विशुद्ध रूप से एनालॉग सिग्नल प्रोसेसर के प्रदर्शन को पार कर सकते हैं। इसके लिए एक महान उदाहरण है सेल फोन में डिजिटल मॉडेम की क्रांति, जो अब सूचना प्रसंस्करण की सैद्धांतिक सीमा (पीजे / बिट ऊर्जा आवश्यकताओं के दसियों) के बहुत करीब से संचालित होती है, जबकि बहुत पहले विशुद्ध रूप से एनालॉग जीएसएम मॉडेम में परिमाण के आदेश की आवश्यकता नहीं थी अधिक सिलिकॉन क्षेत्र और मुझे लगता है कि परिमाण के 5 या 6 आदेश अधिक प्रसंस्करण ऊर्जा है।


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डिजिटल प्रक्रियाएं स्वाभाविक रूप से एक निश्चित मात्रा में विलंबता को जोड़ती हैं क्योंकि दो घड़ी चक्रों के बीच होने वाली एक घटना को अगले एक तक संसाधित नहीं किया जा सकता है और, उन घटनाओं के साथ समस्याओं से बचने के लिए जो घड़ी-चक्र सीमाओं के बहुत करीब होती हैं, चीजों को अक्सर डिज़ाइन किया जाता है ताकि ईवेंट्स तब तक प्रभावी नहीं होंगे, जब तक कि उनके बाद दूसरा क्लॉक साइकिल जल्दी से तय करने की कोशिश नहीं करता है कि क्लॉक साइकल की सीमा से पहले या बाद में कोई घटना हुई है या नहीं, यह आश्चर्यजनक रूप से मुश्किल है, भले ही करीबी कॉल को सुरक्षित तरीके से तय किया जा सके; एक अतिरिक्त घड़ी चक्र के लिए निर्णय चीजों को बहुत आसान बनाता है)। हालांकि, आमतौर पर कई डिजिटल सिस्टम में देखे जाने वाले विलंबता का केवल एक छोटा सा हिस्सा होता है।

डिजिटल-सिस्टम लेटेंसी में एक बड़ा कारक इस तथ्य के इर्द-गिर्द घूमता है कि कई कारणों से कई सिस्टम डेटा की बड़ी मात्रा को छोटे लोगों की तुलना में अधिक कुशलता से संसाधित करने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, जबकि प्रोसेसर को 88,200 बार / सेकंड में बाधित करके 44KHz स्टीरियो ऑडियो डेटा स्ट्रीम रिकॉर्ड करना संभव होगा, इसके लिए आवश्यक होगा कि प्रोसेसर 88,200 गुना / सेकंड में जो कुछ भी कर रहा था उसे रोकें, अपने सभी रजिस्टर को सहेजें, इंटरप्ट पर स्विच करें संदर्भ, नमूना को पकड़ो, वापस स्विच करें, आदि। यहां तक ​​कि बीच में प्रवेश और निकास केवल एक माइक्रोसेकंड लेते हैं, सिस्टम कुछ भी उपयोगी करने के बजाय अपने प्रवेश का 22% समय खर्च कर रहा होगा और बाधा से बाहर निकल जाएगा। यदि सिस्टम बजाय 512 नमूनों (प्रत्येक चैनल से 256) के बफर समूहों के लिए हार्डवेयर का उपयोग करने के लिए थे और प्रत्येक समूह के तैयार होने पर प्रोसेसर को सूचित करें,

ध्यान दें कि प्रति चैनल 256 नमूनों का समूह लेने में अधिक देरी (जैसे यह 6ms के बारे में) की आवाज़ नहीं हो सकती है, यदि संकेत कई उपकरणों से गुजरता है और प्रत्येक इस तरह के विलंब को प्रेरित करता है, देरी जोड़ सकती है। इसके अलावा, यदि कोई भी संकेत किसी भी प्रकार के चर समय-साझाकरण के माध्यम से गुजरता है, तो देरी परिवर्तनीय हो सकती है। एक चैनल के माध्यम से वास्तविक समय के ऑडियो डेटा को पास करना, जो कभी-कभी अन्य समय की तुलना में अधिक विलंब होता था, हर बार देरी के कारण ध्यान देने योग्य "युद्ध" या "थरथराहट" होता था। इसे रोकने के लिए, कुछ सिस्टम ऑडियो डेटा के ब्लॉक को टाइमस्टैम्प के साथ टैग करते हैं जो यह दर्शाता है कि उन्हें कब पकड़ा गया था, और डिजिटल डेटा प्राप्त करने वाले का अंतिम प्राप्तकर्ता है जो इसे एनालॉग रूप में वापस बदल देगा, जब तक कि निश्चित समय के बाद इसे कैप्चर नहीं किया जाता है। । यदि अंतिम प्राप्तकर्ता इसे पकड़ने के बाद एक सेकंड तक देरी करता है, तो यात्रा के विभिन्न हिस्सों में देरी में भिन्नता आउटपुट को प्रभावित नहीं करेगी जब तक कि वे एक सेकंड से अधिक नहीं हो। यदि एक आंकड़ा जो ट्रांसमिशन में यादृच्छिक छोटी देरी लगातार होगा लेकिन अब देरी दुर्लभ होगी, तो अंतिम प्राप्तकर्ता के आउटपुट में देरी होने से पहले ऑडियो श्रव्य व्यवधानों की आवृत्ति को कम कर देगा, लेकिन इसका मतलब यह भी है कि ध्वनि जल्द से जल्द नहीं निकलेगी जैसा कि अन्यथा हो सकता है।


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इसके अलावा, डिजिटल सिस्टमों पर नजर रखी जा रही है - वास्तव में, समय की मात्रा निर्धारित करते हुए, मतलब है कि डिजिटल इवेंट अगली घड़ी के समय तक प्रचारित नहीं करते हैं।


तकनीकी रूप से, और मैं वास्तव में दार्शनिक क्षेत्र में प्रवेश कर रहा हूं, डिजिटल सिस्टम सिर्फ एक प्रणाली है जो एक डिजिटल फैशन में डेटा का प्रतिनिधित्व करती है और जरूरी नहीं कि इसे देखा जाए। सभी प्रोसेसर क्लॉकिंग का उपयोग करते हैं, लेकिन उदाहरण के लिए FPGAs को इंस्टेंट्री ALUs में बनाया जा सकता है जो उनके ऑपरेंड पर तुरंत काम करते हैं। एकमात्र कारण जिसे आप डेटा को अनंत गति से पंप नहीं कर सकते, वह है प्रसार विलंब, तिरछा और ट्रांजिस्टर स्विचिंग गति।
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