Von der Spannung zu den Bits: ein Signal auf einem Draht
Zwei Spannungspegel, ein vereinbarter Moment zum Hinsehen – und schon kann ein Draht Einsen und Nullen übertragen.
Ein Draht kann zu einem Zeitpunkt nur eine Spannung führen. Das reicht, um ein Bit zu übertragen: Man einigt sich, dass eine hohe Spannung 1 bedeutet und eine niedrige Spannung 0. Zum Beispiel sind 3,3 Volt eine 1 und 0 Volt eine 0. Am Draht selbst ist nichts digital — Sender und Empfänger haben sich einfach darauf geeinigt, was die Pegel bedeuten.
Der Sender muss jeden Pegel lange genug halten, damit der Empfänger ihn bemerkt. Kippt die Spannung schneller, als der Empfänger abtasten kann, gehen Bits verloren. Deshalb einigen sich beide Seiten auf eine Rate: ein Bit alle so und so viele Nanosekunden, und der Empfänger schaut in die Mitte jedes Zeitfensters, wo der Pegel stabil ist.
Die Frequenz gibt an, wie oft sich das Signal pro Sekunde wiederholt, gemessen in Hertz. Ein Takt von 1 MHz bedeutet eine Million Zeitfenster pro Sekunde, ein Bit dauert also eine Mikrosekunde. Verdoppelst du die Frequenz, bekommt jedes Bit nur noch halb so viel Zeit — mehr Daten, aber weniger Spielraum, bis sich das Signal eingependelt hat.
Praxis
Bringe die Schritte in die richtige Reihenfolge, mit denen eine einzelne 1 über einen Draht gesendet wird.
Hinweise
- Nichts lässt sich ablesen, bevor sich die Spannung tatsächlich verändert hat.
- Der niedrige Teil beendet das Bit; das nächste Bit beginnt danach.
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Der Takt läuft mit 1 MHz, ein Bit dauert also eine Mikrosekunde. Was passiert, wenn der Takt auf 2 MHz verdoppelt wird?
Hinweise
- Die Frequenz zählt, wie oft die Spannung pro Sekunde steigt und fällt.
- Die doppelte Frequenz bedeutet die halbe Zeit für jedes Bit.
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Ordne jeder Phase beim Senden einer Eins zu, was dort geschieht.
Hinweise
- Wähle das Werkzeug nach der Aufgabe: viele Bits schnell oder wenige, dafür sehr zuverlässige Bits.
- Das klassische Telefonnetz wurde für Stimmen gebaut, nicht dafür, dein Haus zu verkabeln.
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