1.计算机中编码的目的和意义
计算机(computer)俗称电脑,是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类,较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。
计算机发明者约翰·冯·诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一,对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响,并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域,已形成了规模巨大的计算机产业,带动了全球范围的技术进步,由此引发了深刻的社会变革,计算机已遍及一般学校、企事业单位,进入寻常百姓家,成为信息社会中必不可少的工具。
2.数字编码存在的必要性是什么
数字编码的优越性:
1、数字编码抗干扰纠错能力强、保真度高,模拟信号在接收端很难与发送端进行信号比对纠错,抗干扰能力差,数字编码只要在接收端按照预定的算法进行验证,最笨的就是让发送端重发几次,逐位比对,可以把绝大部分错误纠正,基本无失真传输;
2、数字编码容错性好,数字编码现在主要是二进制0和1,只要预先给编码定义两个判断电平:高电平代表1、低电平代表0,编码信号电平只要在判断电平范围内都能被正确判断,信号电平允许一定的幅度差,而模拟信号只要出现波形变异就是失真了,容错性很弱;
3、数字编码方便进行软件编程处理和存储,数字编码系统增加应用和管理控制功能相对容易,只要是可以进行模拟/数字转换量化、编码的信号,都可以在一个通用的运算处理硬件平台上(比如计算机)用各种软件进行处理转换,处理后存储结果并可以随时调出来再处理,如果平台运算速度足够高,可以处理所有的数字编码信号,处理速度快,最后对处理结果进行数字/模拟转换回来就可以应用了,而模拟信号的处理不太可能这样做,一般要专门的硬件平台,处理成本很高,并且保存困难;
4、数字编码可以分段处理传输,如果对应用服务的实时性要求不太高,可以把数字编码信号分段、分时、分路由、分平台并行处理传输,最后再接续重组还原,这样可以大大提高处理效率,并降低处理成本,而模拟信号一般是连续的,断点再续重组难度高,也很难做延时处理;
5、数字编码信号容易加密,只要密码强度足够高,加密算法复杂,破译很困难,而模拟信号不好加密,容易破解。
总之,数字编码技术在信息处理、传输、保存、安全保护方面比模拟技术有显著的优越性,信息技术总的发展趋势就是朝着数字化方向前进。
3.数字化编码在计算机中的重要性
众所周知,现在我们是生活在一个高度信息化的社会,即所谓信息爆炸的社会。信息己不再仅仅是社会中人们通信联络的纽带,而己成为生产力中最重要的因素,成为社会发展的战略资源,更将成为创造社会财富、丰富文明生活和提高社会素质的源泉与通道。
数字化技术在信息社会的重要性至少可以体现在以下几个方面。
数字化是数字计算机的基础
若没有数字化技术,就没有当今的计算机,因为数字计算机的一切运算和功能都是用数字来完成的。
数字化是多媒体技术的基础
数字、文字、图像、语音,包括虚拟现实,及可视世界的各种信息等,实际上通过采样定理都可以用0和1来表示,这样数字化以后的0和1就是各种信息最基本、最简单的表示。因此计算机不仅可以计算,还可以发出声音、打电话、发传真、放录像、看电影,这就是因为0和1可以表示这种多媒体的形象。用0和1还可以产生虚拟的房子,因此用数字媒体即可代表各种媒体,描述千差万别的现实世界。
数字化是软件技术的基础,是智能技术的基础
软件中的系统软件、工具软件、应用软件等,信号处理技术中的数字滤波、编码、加密、解压缩等都是基于数字化实现的。例如图像的数据量很大,数字化后可以将数据压缩至10到几百倍;图像受到干扰变得模糊,可以用滤波技术使得变得清晰。这些都是经过数字化处理后所得到的结果。由于各种自动化智能化的产品,都需编制软件由数字计算机来完成,显然数字化也是智能技术的基础;
数字化是信息社会的技术基础
数字化技术还正在引发一场范围广泛的产品革命,各种家用电器设备,信息处理设备都将向数字化方向变化。如数字电视、数字广播、数字电影、DVD等。有人把信息社会的经济说成是数字经济,这足以证明数字化对社会的影响有多么重大,因此数字化是信息社会的技术基础。
数字化是“数字地球”与“数字城市”的技术基础
20世纪90年代以来,由于信息采集技术和信息量的突飞猛进,人们面临信息爆炸的问题。为了解决海量空间信息的泛滥问题并有效地组织和利用信息,1998年1月,美国副总统戈尔(A. Gore)提出了“数字地球”的概念,即信息化的地球,是把地球上的每一点信息按地球坐标加以整理,使之数字化、可视化,构成一个完整的地球信息模型,并同信息高速公路、知识经济等全新概念紧密结合。它是一个三维、多分辨率、具有海量存储、面向公众的开发系统。“数字地球”的目标是建设以1米地面分辨率为基础的全球空间数据库或空间数据仓库,将地球上的地图、影像、人文和社会经济信息组织起来,构成多分辨率、多类型、多时相的三维地球数据库,利用新一代Internet高速、海量的数据吞吐能力和虚拟现实技术,将地理信息传递到地球的每个角落,表达人类对赖以生存的地球从过去到现在,一直到将来的发展趋势的认识。
“数字城市”是一个概念,它是“数字地球”的一个组成部分,可以看作是一个系统工程或发展战略,但不能看作是一个项目或一个系统。“数字城市”是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以宽带网络为纽带,运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真-虚拟等技术,对城市进行多分辩率、多尺度、多时空和多种类的三维描述,即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。它并不是一个虚拟的东西,也不是一个可望而不可及的东西,它是一个在未来城市建设和城市生活中随处可见,随时可用,无处不在的“系统”。“数字城市”是一个城市发展的战略目标,并有一个逐渐发展的过程,而且在发展过程中将会对城市建设、市民生活、经济发展逐渐带来效益和方便。无疑,要达到这个目标,必须有数字化的技术基础。