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書中代碼請訪問網盤：http://pan.baidu.com/s/1bndF0bt 在今天這個科技發展日新月異的時代，互聯網的推波助瀾，已使得所謂的“地球村”成為現實，而我們的工作和生活幾乎已經被各種無孔不入的“數字化”設備所充斥著。不知你是否意識到，我們每天通過電腦、手機、各種娛樂設備所面對的圖像、影音、文字資料，皆是以0和1的符號來存儲、傳輸和處理的…… 事物發展變遷如此之快，各種數字化的資訊企業水漲船高。由于計算機技術和通訊技術的高速發展，人類文明被不斷的推向高峰，人類的物質生活也達到前所未有的豐裕，天涯若比鄰的理想得到了實現。眾多高科技園區林立，許多企業賺了大錢。在這一切光鮮亮麗的景象背后，你曾否想過，那不過都是0和1的功勞。套用一句經典的廣告詞，那叫“在0和1面前，一切皆有可能”。 0和1到底有多神奇？其實不用費心尋找，就拿我們現在所面對的PC機，別的不說，凡是我們目前所能夠在硬盤里訪問到的任何資料，即便是那些美輪美奐的圖像和影音背后，其存儲形式皆是0和1（即以數字的形式存儲在硬盤中）�？照f無憑，咱就隨便抓個簡單的典型論證一下。 如圖3.1所示，我們隨便在電腦桌面的空白處點擊右鍵，然后選擇新建一個文本文檔。我們修改這個文本文檔的名字為“TEST”，接著打開文檔，在其中輸入ASCII碼“0123456789”，如圖3.2所示。需要事先提醒大家的是每個ASCII碼的實際存儲都有8位的數字與其對應，也就是說，我們看到的ASCII碼是一種形式，而它實際存儲在硬盤中又是另一種形式（即8位2進制的數據，漢字也是與此類似，通常用2個字節來表示一個漢字，如一個比較常用的漢字標準叫做GB3216，大家可以到網絡上搜索這個標準）。在網絡上也很容易就可以搜索到一個固定的ASCII碼表�！癟EST”對應的數字存儲形式分別為16進制的0x54、0x45、0x53、0x54，“0123456789”對應的數字存儲形式分別是16進制的0x30、0x31、0x32、0x33、0x34、0x35、0x36、0x37、0x38、0x39。
圖3.1 新建文本文檔 圖3.2 記事本重命名和輸入內容 通過連接到PC機的 顯示器，我們看到了命名為TEST的txt文本，這個文本打開后有一串數據0123456789。那么如何知道它在硬盤中實際上真的如筆者所言是以特定的數字存在的呢？很簡單，我們可以找個小工具，叫做Winhex，使用該工具可以查看咱們硬盤中所有資料的實際數字存儲值。如圖3.3所示，打開我們的TEST.txt文本，在實際數據“3031 32 33 34 35 36 37 38 39”之前，出現了文本名“TEST.txt”對應的數據“54 45 53 54 2E74 78 74”，而且在文本名稱和實際數據之間有一串亂七八糟我們搞不懂的數字，這個也是文本文件幀頭相關的數據，如文本的創建時間、修改時間等信息。讀者若是感興趣可以自己找找文本文件的格式解析好好研究一下，筆者只是點到即止，希望給大家傳遞一個信息：在咱的“數字設備”中，數字確實無處不在。
圖3.3Winhex查看文本 看過以上的例子，大家可就要納悶了，既然所有資料都是以數字的形式存在，為什么我們所看到的現實世界卻是如此色彩斑斕、形式多樣？答案很簡單，數字雖強大，在現實世界中還是要依靠模擬作最終的載體。如圖3.4所示，目前我們所能接觸到的各種設備，大都需要經過與此類似的模擬、數字再到模擬的轉換過程。原始的一些模擬設備提供了待采集的信號，經過AD轉換芯片處理后量化為數字信號，這些數字信號在前端被采集，如果是自成系統的設備，通常直接就在本地處理后經過DA轉換芯片以特定的模擬設備的形式表現出來。當然了，也許不一定是用完全和采集時一樣的模擬設備進行還原，也可能是以其他的形式表現原有設備的某些特性。而如果本地系統沒有強大的CPU支持數據的處理，而只是負責采集數據，那么通常還會對采集到的數據進行編碼或壓縮，并通過各種遠程傳輸設備送到擁有強大處理器的遠端，遠端會對采集的數據進行解碼還原，然后進行處理，最終還是會以模擬的形式表現出來。
圖3.4 模擬和數字轉換 說到這里，相信大家已經摸到了一點門道。確實，我們所能直接感受接觸到的肯定都是模擬世界的產物，而數字則是潛移默化的做了中間媒介的作用。很多人可能還想問，既然都是模擬，那為什么中間非得要添油加醋的來個數字？這個問題問得好。 記得著名的芯片制造商Analog Devices有一句很經典的廣告語，叫做“模擬無處不在”。此言不假，但是，若是縱觀今天的科技發展，筆者可以毫不夸張的補一句——“數字，讓模擬更精彩”。的確，現實世界中本不存在所謂的數字，數字從某種意義上看也是模擬的一種特殊表現形式。但也正是數字的出現，讓模擬得到更好的存儲、傳輸和處理。也簡單的舉個例子，如今數碼相機估計已是人手必備的 電子產品了，但是相信大多數讀者還是玩弄過模擬的相機，估計那也是咱們童年的記憶了，那時候的柯達膠卷是我們揮之不去的夢魘，每每拍到興起時總是遇到僅有的30張照片拍完了的尷尬。沒錯，那個模擬時代，伴隨相機快門的每次咔嚓聲總是有一張黑不溜秋的底片被消耗，拿著這張底片去相館洗出來的紙質照片恐怕是我們照相的唯一樂趣了。但是，看看今天的數碼相機，能干的事情就太多太多了，我想也沒必要再費任何口舌向大家描述了，您肯定比我更清楚。模擬相機到數字相機，其中所發生的改變，可以說就是數字給人類科技帶來的革命性進步的一個縮影。 本文節選自特權同學的圖書《FPGA/CPLD邊練邊學——快速入門Verilog/VHDL》 書中代碼請訪問網盤：http://pan.baidu.com/s/1bndF0bt
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發表于 2015-1-19 21:41:47
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