《编码》读书笔记 ——准备知识

前四章主要是讲的一些准备知识以及概念性的,比如对编码理解,对电学的复习。这里简单总结了一些知识点。😂感觉回到了高中的时代。

认识编码

认识编码:

  • 一种在信息传输过程中用来表述字母或数字的系统。
  • 由被赋予了一种主观意义的符号、字母以及单次锁组成的系统,该系统可用于传输需要保密的或简短的信息
  • 一种由若干符号和规则组成的系统,用来向计算机表述指令。

用来传输信息的一种方式,约定的一套规则。编码是交流的前提。

莫尔斯码

  • 问题:晚上两个人在没有现代通讯器材下情况下,有一个手电筒,如何进行交流?。

  • 研究过程:

  1. 使用各种手势或者简单肢体语言表达想法
  2. 使用手电筒:排除了电话,电脑。用手电筒写字,但是很难识别。
  3. 使用灯的亮灭互发信号:灵感来源于海上的水手。通过明灭(亮灭对应着二进制0和1
  4. 简单的方案,每个字符对应一连串的手电筒闪烁。A-Z,闪一次表示A,以此类推,Z需要闪26。但是传送“How are you”眼睛都要闪瞎,此时还需要设置标点符号闪多少次。
  5. 莫尔斯码的出现解决了这个问题。解决了字符表示以及标点符号问题。刚刚提到的电筒的,分为短闪和长闪。在莫尔斯码中使用点和划代替,便于文本记载。

二进制通讯前身莫尔斯码,和现代计算机一样用于通讯。莫尔斯码是一种时通时断的信号代码,通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号。是一种早期的数字化通信形式。其本身就是一种类型的编码,每个字母由点和划标识,在发送的时候,发送对应的闪烁光。

下面这张表就是莫尔斯码中字符与对应点和划之间的关系。除了字母表示还有非常重要的提顿标识(网络传输中的黏包处理,如何断句)。有个缺点,它没有区分大小写。


用五个序列标识数字


用五、六、七个标识标点(是否想起了ASC编码

如何去理解编码(或者符号),可以宽泛来理解,比如中文词汇就是一类编码,它规定了符号代表的具体含义;对能够理解我们所说的话的人来讲,所以说话也是一种可识别的编码;聋哑人而言,手语也是一种编码,用于传递信息;盲人而言,盲文也是一种编码。

衍生到计算机,计算机不能直接处理人类编码(文字,语音,图片),因为计算机无法通过人类的眼睛,耳朵完全相同的方式来接受人类发出的信息。然而计算机可以间接处理这些人类编码,所有这些信息都需要他们各自的编码(是否想起了计算机处理文件中,有文件类型之分的问题),就像人类需要器官来传递信息一样。

一个极端情况,只要两个人熟记了莫尔斯编码,完全可以取代正常语言,比如点发音滴,划发音嗒。因为文字可以简化为点与划的序列,莫尔斯编码可以把讲话的内容缩减到只剩下两个音

如此神奇的发明,关键点就在于数字2(也就是0和1),2是个神奇的数字,非此即彼。两种闪烁,两种声音。事实上,两种不同事物,只要经过适当的组合,就可以标识所有类型的信心。

上面有了发送的莫尔斯码表,发送方简单,但是解码就费力多了。反查字母非常麻烦,必须从表第一个字母开始逐个搜索。现在有了字母到摩尔斯码的表,还需要一张反查的莫尔斯码到字母译码表。思路:根据编码中的点和划进行分组。

2个点或划


3个点或划


4个点或划


搜索表


码字数目及点划序列


很容易想到计算机中的ASC码

手电筒的剖析(电学复习)


简单电路


  • 一个电路就是一个环路
  • 电路这种环状回路的特性说明电路中某种东西在循环流动
  • 电流工作原理理论基础——电子理论。电流是由电子的运动而产生。

物质由原子组成,原子由三种粒子构成(中子,质子,电子)。其中中子和质子被束缚在原子核内,电子围绕则原子核旋转,类比太阳系,行星围绕太阳旋转。

下图是一个简单的锂原子研究模型(原子之间通过化学的方式结合成分子):


一个原子中电子的数目一般和质子数目相同。某些情况下,电子可能从原子钟脱离,这是电流产生的原因。

质子有一个(+)正电荷,电子有一个(-)负电荷,中子是中性的不带电荷。使用+ - 符号仅仅表示质子和电子在某个方面上性质是相反的,仅此而已。当质子和电子在相同数目下,会处于最稳定的状态,如果之间出现了失衡的现象,它们就会尝试自我修复。

现象比如:静点火花是由电子运动引起,是电子通过一个回路(从地毯传到你的身体,再回到鞋子中的过程造成的。);风暴中,底层云集聚了大量的电子而顶端云失去电子,最后一道闪电,然后回到平衡,闪电就是大量电子从一端快速移动到另一端所形成的。

质子和电子之间还有异性电荷相吸引,同性电荷相斥。

手电筒能够持续发光,因为电子并不是简单从一点跳到另一点,电路中,原子所含的电子逃逸到它相邻下一个原子中,与此同时,这个原子又从相邻的上一个原子中获取一个电子,而失去电子的原子又会从相邻的原子钟获得电子,如此循环。电子不断的从一个原子移动到下一个原子,就形成了电流。

电池内部都会发生化学反应,一些分子被分裂为其他分子,或者分子之间互相结合成新分子。里面的化学物质都是精心选择的。它们之间的化学反应能够使多余的自由电子聚集到标负号的那段,标有+号那端就变得急需额外的电子。于是化学能转变为电能。

只有当存在电路的时候,化学反应才会发生。负极多余的电子回到正极去。电路可以把负极的电子带走,以补充正极缺失的电子。(所有电子,不管在哪里,都是一样的,比如铜电子和其他物质的电子没有任何差别

电路为电池内的化学反应提供了条件,电路吧电子从电池负极运走转移到正极,电池的化学反应才能正常进行。

导电能力,元素的导电能力与它的原子内结构有关,电子围绕原子核运行的轨道分为不同等级,称为电子层,如果原子最外层电子中只含有一个电子,则电子很容易逃逸,易导电物质所具备的特性。比如铜,银,金。与此对应的就是绝缘体,橡胶和塑料,事实上只要有足够高的电压,任何物质都可以导电。

导线越长,电阻越大,导线越粗(更多电子顺畅通过),电阻越小。

不管电池是否被连接到电路中,电压都是存在的。电流做的功叫电势能,对比势能(砖头从平底到高楼的例子)

电流与流经电路的电子数有关。单位安培。电流可以对比水流,电压可以类比水压,电子类似水管的宽度。水管越细,阻力大,所以水压大,流经管子的水就越多,但流动的水就越少。

电阻,单位欧姆。



I:电路中的电流
E:电压(电势能)
R:电阻

如果导线电阻较低,它将变热并且发光,这就是白炽灯的发光原理。

一个实际的例子:


另一个例子:


小结:上文提到了过2这个神奇的数字,开关只能是闭合或者断开状态,电流只能有或无,灯泡只能发光与不发光。就像前面提到的莫尔斯码一样,只有点和划。没有介于二者之间的状态。二进制码与电气电路之间这种相似性将起到很大的作用。

总结

前四章主要讲的是一些基础知识。比如电学,电子、编码这些。相对于后面的内容而言比较简单,算是一个简单的开头吧。

后面比较难的有电子工程学了。电路图,逻辑门搞得头大。

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