计算机虚拟世界的入门常识(1)——信号的原理

当许多年前选择计算机专业,接触计算机之前,方进入大学的我完全不知道计算机的世界,就连电脑都没有摸过,完全就是菜鸟一枚。

这么多年来走过的学习之路。关于计算机的知识的获取也踩了不少的坑,在学习方面,如果你也一样,刚刚接触计算机,这一系列文章将提供一个给你思考的方向。

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 第一眼接触电脑后,对计算机最直观的印象,往往是一台机器(台式电脑、笔记本电脑、或者服务器)连着网线,网线的另一端是网络,打开浏览器,就联网了。

我好多年前就是这么个最初的印象。我想大部分人也是。

一个人的兴趣来源于好奇心。

第一个好奇心产生的点来自于那根神秘的网线,那根网线通向哪里?网线的构造是什么?里面传递的物质是什么?怎么转换成文字、声音、图片、视频信息并且在电脑

上实时显示出来。

今天整理的第一个知识点就是围绕这根神奇的网线展开的。

网线的材质

网线的材质一般分为双绞线、电缆、光缆。以双绞线为例,里面有好几根导线互相缠绕,导线——导电的线。材质是铜、锡,有的是银。就是为了导电。

网线传递的物质

由网线的材质,很明显是通电的。那么我了解到最直观的知识点就是网线里面通着电——也就是电流。

这里要延申一点物理知识。

电流如何产生的?

电流就是移动的电荷。电荷需要移动,在移动轨迹的起点何终点必须要有电压。电流是有电压产生的。

电流有频率一说,电流流速块,频率高,反之,就是低频。

由于网线中的电流在变化,变化的电流会产生磁场,变化的磁场又会产生电场,变化的电场再产生磁场,这样就不断的向远处传播,直至能量耗尽。这个传播的就是电磁波。

所以网线中传递电流,也会传递电磁波。

电信号

信号是运载消息的工具。是消息的载体。从广义上讲,它包含光信号、声信号和电信号等。

电磁波是一种电信号。

同时它也是一种波。

电磁波有频率和波长,频率越大,波长越短。

电磁波是连续时间的连续幅值的电信号,叫做模拟信号。

同时另一种电信号是连续时间,间断幅值,而且幅值有限的信号,叫做数字信号。

不同信号如何互相转换

现在的一个问题,电信号,也就是电磁波如何才能变成文字、声音、视频,被人类识别呢?

这里要引申出“波”的概念。

波分为好几种,电磁波是一种波,光是一种波,声音是一种波,在抽象层次上他们都是波,是同一种物质,只是在体现上不同,

如果电信号中传播波的的波长,幅值和声音信号转换的波一模一样,通过某种设备的转换可以互相转换,所以通过电话线传递的波,到了话筒那就变成了真实的声音。

数字信号的优势

模拟信号在传送的过程中,完全的copy了其他波的信息,所以在传递过程中,很容易被窃取。如果在无线的情况下,受到各种空气和声音的干扰,更容易失真。

失真的信息没有办法获取真实的信息,刻意恢复反而会弄巧成拙。

数字信号是一种不连续的电磁波,它可以从模拟信号中取样获取数据,也可以通过特定的设备转换成数字信号,数字信号和计算机的二进制储存一致,可以通过

计算机存储,以及通过各种加密算法加密,不容以被窃取。

通过这一系列的基础知识,获取到了想要的信息——网线中传递的数字信号,是计算机网络通信的基础传递信号,拥有模拟信号没有的优势,可以和其他类型的

信息交互例如声音、视频。

网线通向哪里?

这就涉及到了互联网的五层架构,感兴趣的话在另一篇我的文章中有介绍:https://www.cnblogs.com/gzhich2019/p/11772316.html

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