 |
|
|
|
||||||
شكرا
|
| اعلانات |
|
||||||
|
|
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
العد (الحساب )الثنائى هو طريقة العد لمجموعة الميكرو ( الميكروبروسسور والميكروكونترولر ): ما زال الميكروبروسسور لايعلم ان ال 10 هو العدد المناسب والمريح بالنسبة لنا . ملحوظة: يتداخل المعنى المقصود من كلمة عدد وكلمة رقم الاثنان يستخدمان بنفس المعنى فى كثير من الاحيان لنتفق على ان الارقام هى 0 و 1 و 2 و 3 و 4 و 5 و 6 و 7 و 8 و 9 اى خانة واحدة فهو رقم digit اما اكثر من خانة فهو عدد number . المعالج الدقيق والدوائر الرقمية الاخرى تستخدم فقط رقمين 0 و 1 ولكن لماذا ؟ نحن نرغب فى ان يقوم معالجنا الدقيق بعمل كل شىء وبسرعة كبيرة جدا وبدون اى اخطاء . والخلو من الاخطاء والسرعة العالية هى الاكثر اهمية . الاختيار لك : فعندما تقود سيارة اتوماتيكية بالكامل يتحكم فيها كمبيوتر او عندما تهبط الى الارض بطائرة . اظن ان القرار واضح : الخلو من الاخطاء والسرعة العالية هامان جدا . لذلك دعونا نبدأ بإلقاء نظرة على أثر واحد من محاولة اقناع المعالج الدقيق بالعد ( الحساب ) بطريقتنا ( النظام العشرى ). مشكلة التداخل ( الشوشرة-الضجيج) noise اذا ظل دخل المعالج الصغير ثابتا عند جهد 4v مثلا فسوف يظهر كما فى الشكل 2-1.  اذا حاولنا فعل ذلك عمليا فان القياسات الدقيقة سوف توضح ان الجهد ليس ثابت القيمة ولكنه باستمرار متأرجح ( شارد- تائه ) فوق وتحت مستوى متوسط . تلك الذبذبات ( التأرجحات الشاردة ) العشوائية تسمى التداخل( الشوشرة- الضجيج) الكهربائى وهى تؤدى الى تدهور أداء كل الدوائر الإلكترونية.يمكننا اتخاذ خطوات للحد من الآثار المترتبة عليها لكن منعها نهائيا حتى الآن ، من المستحيل تماما.يمكننا ان نرى التاثير بفصل هوائى التليفزيون . التداخلات تسبب تلك النقط ( البقع) العشوائية على الشاشة ةالتى نسميها ثلج snow .نفس التأثير يسبب الهمس hiss (حفيف- هسهسة– صفير ) المسموع من السماعات .الشكل2-2 يوضح تاثير التداخل .  معظم المعالجات الدقيقة تستخدم مصدر تغذية 5V او 3.3V . ولكن لجعل الحساب سهل سوف نفترض نظام ال 5V . إذا أردنا من المعالج الدقيق العد من 0 الى 9 (كما نعد نحن) مستخدما الجهود المتاحة فى التغذية 5V سوف يكون لكل رقم digit مقدار 0.5V : 0 = 0V 1 = 0.5V 2 = 1V 3 = 1.5V 4 = 2V 5 = 2.5V 6 = 3V 7 = 3.5V 8 = 4V 9 = 4.5V اذا طلبنا من المعالج الدقيق القيام بالمهمة (4 + 4 = 8 ) بالضغط على الزر 4 يولد 2v ويتم تذكرها وبالضغط على الزر + نخبره بالجمع والضغط على الزر 4 مرة اخرى يولد 2v اخرى . ويتم الجمع داخل المعالج الدقيق وينتج 4v .يقوم المعالج الدقيق باستخدام القائمة السابقة لتحويل الجهد الكلى الى النتيجة 8 كما هو مبين بالشكل 2-3 .  هذا يبدو جيدا ولكن مع اهمال تاثير التداخل . الشكل 2-4 يبين ماالذى يمكن ان يحدث . الجهد الصحيح ( المضبوط) الذى سوف يحفظه المعالج الدقيق يكون نوع من انواع الصدفة .فعند الضغطة الاولى على الزر 4 حدث ان كان الجهد 1.5 V ولكن عند الضغطة الثانية كنا سعداء الحظ وكان الجهد صحيح 2V .  وفى داخل المعالج الدقيق : 1.5V +2 V = 3.5 V وباستخدام الجدول فان 3.5 V تحول الى الرقم 7 ومن ثم سوف يعطى المعالج الدقيق النتيجة 4 + 4 = 7 وحيث ان التدلخل عشوائى فيمكن بالطبع ان نحصل على نتيجة نهائية اقل بكثير او اكبر بكثير او حتى صحيحة . القادم علاج التداخلات الكهربية . |
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
العلاج الكامل للتداخلات الكهربية . اسف مجرد حلم . لا يوجد علاج كامل . تلك الالكترونات والتى تشبه الجسيمات الصغيرة والمكونة للكهرباء تهتز ( تتذب ) بطريقة عشوائية وتتغذى بالطاقة الحرارية المحيطة بها .فى الاجسام الموصلة تكون الالكترونات حرة الحركة وتحمل شحنة سالبة .والشحنة السالبة الكلية تتوازن مع عدد ثابت ومتساوى من الجسيمات تسمى البروتونات وهى تحمل شحنة موجبة . كما فى الشكل 2-5 .  والتاثير الاجمالى لحركة ( تنقل ) الالكترون تشبه الاندفاع العشوائى الذى يحدث عندما يحتشد ( يزدحم ) عدد كبير من الناس انتظارا لدخول الاستاد لحضور مباراة كبيرة . فاذا حدث فى لحظة ما ان الكترونات او شحنة سالبة اتجهت ناحية اليسار لقطعة من المادة فان هذه النهاية سوف تكون اكثر سالبية كما فى شكل 2-6. وفى لحظة بعد ذلك يحدث العكس وهذه النهاية تصبح اكثر ايجابية كما فى الشكل 2-7 .وهذه التاثيرات تنتج جهود صغيرة عشوائية فى الموصل كما شاهدنا .   التداخل (الضوضاء) الحرارى كلما ارتفعت درجة الحرارة كلما زاد تحرك( تنقل ) الالكترونات وكلما ازداد ت الجهود العشوائية وتواجدت التداخلات ( الضوضاء ) الكهربية . الحل : حرارة مرتفعة = ضوضاء تداخلات مرتفعة لذلك : حرارة منخفضة = تداخلات منخفضة الحل هو وضع النظام بالكامل فى بيئة باردة جدا بغمره فى نتروجين سائل (–200°C) او اخذه الى الفضاء حيث درجة الحرارة فى الظل –269°C . الفضاء البارد خلق ظروف رائعة من التداخلات المنخفضة للدوائر فى الفضاء مثل تليسكوب هابل . اما على الارض فمعظم المعالجات الدقيقة تعمل فى درجة حرارة الغرفة . ومن غير الملائم ناهيك عن التكلفة احاطة جميع دوائر المعالج الدقيق بالنتروجين السائل. وحتى لو فعلنا ذلك ، هناك مشكلة أخرى تقف في طابور فى انتظار الحل . التداخل ( الضوضاء ) الناتج عن التقسيم Partition noise دعنا نعود مرة اخرى الى المباراة الكبرى .واخيرا تم فتح بابان واندفعت الجماهير الى الابواب . الان قد نتوقع مرور عدد متساوى من الناس خلال المدخلين كما فى الشكل 2-8 ولكن فى الواقع هذا لن يحدث . احدهم قد يجد صعوبة فى العثور على تذكرته واخر يحاول العودة من البوابة ليصل الى قسم (مدرج)اخر من الاستاد . ويمكننا ان نتخيل تساوى تدفق تيارات الجماهير من البوابتين بانتظام لمدة ساعة وبعد ذلك ثانية وراء ثانية تحدث التغيرات ( التقلبات) العشوائية.  الالكترونات لم تفقد التذاكر ولكن التاثيرات العشوائية مثل درجة الحرارة فالجهد والتفاعلات بين الالكترونات المتجاورة لها تاثير مماثل تماما . تيار واحد مثلا 1 A يمكن تقسيمه الى تياران كل منهم 0.5 A عند قياسهما على المدى الطويل ولكن عند الفحص بعناية فان كل منهما يحتوى على ذبذبات عشوائية . هذا النوع من التداخلات الكهربية يسمى تداخلات التقسيم او تاثير التقسيم . واجمالى التاثير مشابه تماما للتداخلات الحرارية وفى النهاية تتسبب فى تداخلات عالية جدا ومن ثم نستبعد استخدام النظام ذو العشرة ارقام . ماهى كمية الضجيج ( التداخل) التى يمكننا تحملها نظام العشرة اصابع الذى نستخدمه يسمى نظام عشرى . لقد راينا ان التغذية من مصدر 5V يمكن ان تتسع لنظام العد بعشرة ارقام وكل رقم مفصول عن الذى يليه ب 0.5 V وباستخدام الاختيار الاكثر حداثة اى 3.3V فان الفاصل بين الارقام يكون فقط 0.33V سؤال : باستخدام التغذية 5V والنظام العشرى ما هو اعلا جهد تداخل يمكن السماح به ؟ الاجابة : الفاصل بين الارقام هو 5 V/10 = 0.5V الرقم 6 على سبيل المثال قيمته 3V والقم 7 قيمته 3.5V . اذا زاد جهد الضوضاء بحيث يؤدى الى زيادة لجهد 3V الى ما فوق 3.25V فانه من المرجح ان يقرا بالخطأ 7 . وم ثم فان اعلا مستوى ضوضاء مقبول يكون 0.25V هذا ليس مرتفعا جدا و الخطأ وارد . واذا استخدمنا مصدر التغذية 3.3V سوف يكون الموقف اسوأ . اذا لماذا لا نرفع جهد التغذية الى مثل 10V او 100V ؟ فكلما زاد جهد التغذية قلت مشكلة الضوضاء الكهربية . هذا حقيقى ولكن تاثير زيادة جهد التغذية يتطلب استخدام عزل اسمك وبالتالى زيادة الحجم الطبيعى للمعالج الدقيق وتقليل السرعة . استخدام رقمين فقط اذا خفضنا عدد الارقام فاننا نحصل على مدى اوسع من الجهد لكل قيمة وبالمثل غالبا ما يقل الخطأ الناتج عن التداخل . اخترنا ان لا نستخدم سوى رقمين فقط هما 0 و 1 للحصول على اقصى درجات الدقة والوثوقية . وهناك مزيد من التحسن هو توفير منطقة الأمان بين كل جهد. بدلا من اخذ جهد التغذية 3.3 V وببساطة النصف السفلى لتمثيل الرقم 0 والنصف العلوى لتمثيل الرقم 1 نخصص فقط الثلث السفلى للرقم 0 والثلث العلوى للرقم 1 كما هو مبين بالشكل 2-9. هذا يعنى ان مستوى الضوضاء سوف يكون على الاقل 1.1 V وجعل مستوى الرقم 0 بعيدا عن مستوى الرقم 1 .  الى اللقاء |
|
||||||
|
|
