关于《编码》一书的总结【一】

该书的服务对象为大众,所以前面用了很多章节引入相关的需要概念,10到18章为重点,使得计算机的底层原理易懂的展现出来,之后在19-25章节进行优化,逐步展示出一个现代计算机的形成

1、至亲密友


以“我”和朋友的夜晚如何在不被父母发现的情况下和朋友隔窗交谈为引子,引出通过手电筒闪光交流,但是过于冗杂,想要简化,引出了莫尔斯电码,使用点和划(短闪和长闪)通信。

交代了生活中的不同编码:手电筒的闪烁,英语词汇,空气中的比划,手语,布莱叶盲文等等。由此我们明白,编码是为了使得交流更加便捷,他没有固定的形式。同时引发我们思考,人类和计算机的交流可以依赖怎样的编码。

2、编码与组合


通过构建编码表,我们可以方便进行莫尔斯码的编写和解译。同时我们发现一个规律:

能表示的码字数目=2^“点”和“划”的个数

为了方便翻译的译码表:

3、布莱叶盲文与二进制码


布莱叶身为失明者深感阅读不便,改造了巴贝尔文字系统,创造布莱叶盲文:

利用数字标示符取消“数字标示状态”标示符,使得编码根据上下文不同,具有不同含义,

类似的表示码被称为“优先码”或者“换挡码”,他们改变着作用域内编码的含义,直到作用域结束。

4、手电筒的剖析


介绍电流工作原理:主流的“电子理论”。

电路中,某原子所含有的一个电子逃逸到它相邻的下一个原子中,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与其相邻的一个原子获得电子,如此循环,电路中的电子不断地从一个原子移动到下一个原子,就形成了电流。

介绍了简单的电学物理:初中时学到I(电流)、U(电压)、R(电阻)和他们之间的关系,电灯泡为何发光。

最重要的,我们发现了手电筒的开关、电流有无、灯泡发光或者不发光与二进制码有着相似性。

5、绕过拐角的通信


窗户不再正对着了—>手电筒不能直接使用了—->寻找绕过拐角的通信—->也许电流可以为我们提供帮助。

于是我们可以通过使用导线,进行“拐弯”来进行沟通:

通过公用链接进行改进,节约导线:

使用地球作为公共部分,再次改进:

V指:

值得注意的是,想用地球充当导体,可不是西红柿上插根线那么简单,必须有和地球充分接触的物体。这儿我们可以使用一个至少8英尺长,1/2英尺粗的铜柱电极,它提供了150平方英寸的接触面积

越长的导线,导致电阻越大,导致出现很多问题,我们的两间房子的间隔距离可能问题不大,但是150年前,人们在铺设第一个跨越美洲和欧洲的电报系统的时候,这些都是面临的问题。

这个难题的解决方案——不是给手电筒,而是给“滴滴答答”的近代电报系统的————尽管它只不过是个很简陋的装置,但是正是基于这个装置,整个计算机系统才被构建出来。

6、电报机与继电器


电报(telegraph字面意思为远距离书写)这个想法早在19世纪早期就出现了。

电报机的原理:在线路一端采取一些措施,使线路另一端发生某种变化。

莫尔斯的研究:利用电磁现象,实现电报机原理。

如果你手头有一根铁棒,那么在上面用细导线绕几百圈,然后在导线上接通电流,
铁棒就变成了一块磁铁。现在它可以吸引其他的铁块和钢块(电磁铁上缠绕足够多的细
导线,会产生足够强的电阻,能防止电磁铁产生短路现象)。断开电流,铁棒将丧失磁性。

当电报机的电键被按下时,发声器中的电磁铁拉动上面的活动横杜下降,它会发出“滴”
的声音。.当松开电键的时候,横杠弹回到原来的位罝,发出“嗒”的声音。一次快速的
“滴-嗒”声代表点;–次慢速的“滴一塔”声则代表划。

改进:

双向通信仅仅需要再增加一个电键和发报人。

问题:长导线带来的电阻。

解决:设置中继站。每隔200英里左石,为一个工 作人员装配好发声器和电键,他就可以接收信息,然后再把它转发出去。

中继站改进:发声器上下跳跃的节奏和电键一致。

因此你就去外面找了根小木棍,然后用木棍和一些细绳把发声器和电键连接到了 一起

这种装置我们叫做“继电器”,继电器与发声器很像,传进来的电流驱动电磁铁拉动金属杠,金属杠同时又作为一个开关的组成部分,而这个开关连接着电池和输入线路。通过这种方法,输入的比较弱的电流就被“放大”成了较强的输出电流。

最终:

然而在使用继电器之前还要学会如何计数

7、我们的十个数字


数字也是一种编码,他为我们的生活方便提供服务。因为我们有十根手指,所以我们为了便于计数也希望以10为基数。

我们现有的计数系统并不适用于每种情况。以10为基数的数字系统最大的问题是它对于卡通人物没有任何意义。大多数卡通人物每只手(或爪子)只有4根手指,因此它们需要一个以8为基数的计数系统。

所以我们思考:机器用什么计数系统对其更为方便技术呢?

8、十的代替品


对于卡通人物:8进制更为方便。

对于龙虾:4进制更为方便。

对于海豚:2进制更为方便。

…..

联系开关的变化,联系电流的变化,联系……我们发现,二进制对于计算机之间有着密切的联系。

二进制数字系统已经是最简单的数字系统了,它在算术和电子技术之间搭建了一座桥梁

9、二进制数


一个二进制数字位—-一比特(bit)

2^比特位数=编码的数量

比特可以表示文字、图片、声音、音乐、电影,也可以表示产品编码、胶片速度、影评结果、英国军队的入侵,以及心爱之人的意图。但是,从根本来说,比特是数字。在用比特表示其他信息的时候我们所要做的就是计算有多少种可能性。这决定了我们需要的比特位数,以便每种可能性都可以分配到一个编号。比特在逻辑学中也很重要。逻辑学是哲学和数学的奇特融合,其主要目的就是确定某个陈述是真还是假。真和假同样可以表示为1和0。

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