Antworten:
Ich gehe davon aus, dass Sie nicht auf eine tiefere philosophische Diskussion über Information, Macht und Entropie anspielen, sondern sich nur für die praktischen Aspekte interessieren.
Ganz einfach ausgedrückt, digitale Schaltkreise müssen den Eingang messen, digitalisieren, aufbereiten und dann den Ausgang wieder in ein elektrisches Signal umwandeln. Digitale Schaltkreise können analoge elektrische Signale nicht direkt manipulieren. Sie haben von Natur aus eine zusätzliche Latenz aufgrund der Signalumwandlung.
Sie können hier aufhören zu lesen, wenn dies Ihre Frage beantwortet.
Aus philosophischer / physikalischer Sicht versuchen Sie in fast allen Schaltkreisen nicht, elektrische Energie zu manipulieren (das ist es, was Leistungselektronik tut), sondern Sie versuchen, Informationen zu manipulieren. In diesem Fall ist es technisch gesehen überhaupt nicht wahr, dass Analog schneller als Digital ist. Warum? Nun, analoge Signalpfade sind nichtorthogonale Informationsprozessoren: Es gibt keinen perfekten Operationsverstärker oder einen perfekten Puffer, alles hat parasitäre Effekte, die gefiltert oder auf andere Weise beseitigt werden müssen. Gerade bei sehr hohen Geschwindigkeiten wird es sogar zum echten Problem, einen Draht zu bauen, der zuverlässig eine Spannung überträgt. Die digitale Verarbeitung entkoppelt den elektrischen Aspekt von der Information: Nachdem sie ihre Eingaben digitalisiert hat, existiert das Signal als eine sehr reine Form von Information.
Obwohl Sie mit zwei Konvertierungsstufen bestraft werden, können Sie zwischen ADC und DAC viele Verarbeitungstricks anwenden, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu beschleunigen und die Leistung eines rein analogen Signalprozessors in der Regel bei weitem zu übertreffen. Ein gutes Beispiel dafür ist die Revolution der digitalen Modems in Mobiltelefonen, die jetzt sehr nahe an der theoretischen Grenze der Informationsverarbeitung (zig pJ / Bit-Energiebedarf) arbeiten, während vor nicht allzu langer Zeit rein analoge GSM-Modems Größenordnungen erforderten mehr siliziumfläche und ich denke 5 oder 6 größenordnungen mehr verarbeitungsenergie.
Digitale Prozesse erhöhen inhärent die Latenz, da ein Ereignis, das zwischen zwei Taktzyklen auftritt, nicht bis zum nächsten verarbeitet werden kann. Um Probleme mit Ereignissen zu vermeiden, die sehr nahe an den Taktzyklusgrenzen liegen, werden die Dinge häufig so ausgelegt Ereignisse werden erst mit dem zweiten Taktzyklus nach ihnen wirksam (der Versuch, schnell zu entscheiden, ob ein Ereignis vor oder nach einer Taktzyklusgrenze aufgetreten ist, ist oft überraschend schwierig, selbst wenn enge Anrufe sicher in beide Richtungen entschieden werden konnten; Die Entscheidung für einen zusätzlichen Taktzyklus erleichtert die Sache erheblich. Dies ist normalerweise nur ein kleiner Teil der Latenz, die in vielen digitalen Systemen beobachtet wird.
Ein größerer Faktor für die Latenz digitaler Systeme ist die Tatsache, dass viele Systeme aus verschiedenen Gründen größere Datenmengen effizienter verarbeiten können als kleine. Während es beispielsweise möglich wäre, einen 44-kHz-Stereo-Audiodatenstrom durch Unterbrechen des Prozessors 88.200 Mal pro Sekunde aufzuzeichnen, müsste der Prozessor 88.200 Mal pro Sekunde stoppen, alle Register speichern und auf den Interrupt umschalten Sogar das Eintreten und Verlassen von Interrupts dauert jeweils nur eine Mikrosekunde, und das System würde 22% seiner Zeit damit verbringen, in den Interrupt einzutreten und ihn zu verlassen, anstatt irgendetwas Nützliches zu tun. Wenn das System stattdessen Hardware zum Puffern von Gruppen mit 512 Abtastwerten (256 von jedem Kanal) verwendet und den Prozessor benachrichtigt, wenn jede Gruppe bereit ist,
Beachten Sie, dass das Aufnehmen von Gruppen von 256 Samples pro Kanal möglicherweise nicht sehr verzögert klingt (etwa 6 ms). Wenn das Signal mehrere Geräte durchläuft und jedes eine solche Verzögerung auslöst, können sich die Verzögerungen summieren. Wenn ferner eine der Stufen, die das Signal durchläuft, irgendeine Art von variabler Zeitteilung verwendet, können die Verzögerungen variabel sein. Das Weiterleiten von Echtzeit-Audiodaten über einen Kanal, der manchmal eine längere Verzögerung aufwies als zu anderen Zeiten, führte bei jeder Änderung der Verzögerung zu einem spürbaren "Warbling" oder "Garbling". Um dies zu verhindern, kennzeichnen einige Systeme Audiodatenblöcke mit einem Zeitstempel, der angibt, wann sie erfasst wurden, und lassen den endgültigen Empfänger digitaler Daten, der sie wieder in analoge Form umwandelt, die Daten so lange aufbewahren, bis eine bestimmte Zeit seit der Erfassung verstrichen ist . Verzögert der Endempfänger den Versand bis zu einer Sekunde nach der Erfassung, wirken sich Änderungen der Verzögerung an verschiedenen Stellen der Reise nur auf die Ausgabe aus, wenn sie mehr als eine Sekunde betragen. Wenn man annimmt, dass zufällige kurze Verzögerungen bei der Übertragung häufig sind, längere jedoch selten, wird durch Erhöhen der Verzögerung, bevor der endgültige Empfänger die Audiodaten ausgibt, die Häufigkeit hörbarer Störungen verringert, der Ton wird jedoch nicht so schnell wiedergegeben wie es sonst hätte sein können.
Darüber hinaus tendieren digitale Systeme dazu, getaktet zu werden - tatsächlich wird die Zeit quantisiert, was bedeutet, dass sich digitale Ereignisse nicht bis zur nächsten Taktzeit ausbreiten.