计算机如何识别二进制的0？

Question

在用脉冲（例如电或光而不是磁极化或凹坑）表示二进制数据的系统中，0 是如何表示的。

例如，假设我们有数字 8（1000），发送计算机如何表示 3 个 0？ 如果只发送一个电脉冲（对于打开位置的 1 位），接收计算机如何区分 1、10、1000 等？

Answer 1

在通信通道（包括磁盘存储）中，有必要以某种方式表达位的数量，以及编码哪些是 1 哪些是 0。说 0 表示缺少某物是一种常见的过度简化； 你已经看到了这个问题：如果我通过“安静”一百次发送一百个 0，接收器不能确定这是否正好是 100 位。

最简单的方法称为曼彻斯特编码：对于零，信号在前半段时间关闭，在第二段时间开启； 对于一个，它是相反的。 所以，中间总是有一个过渡，可以在解码位时使用，以跟踪你看到了多少。 还有一个问题，如果你有一长串 0，它看起来和一长串 1 是一样的，所以你需要确保每条消息都以一个同时有 0 和 1 的模式开始，这样它就会明确界限在哪里。 https://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code

曼彻斯特编码在计算机磁带和磁盘存储的早期使用，经过一些小的改进，变成了称为 MFM 的东西，用于软盘。

如今，由于到处都在使用更高的数据速率，因此需要在短距离内使用此类方法：例如，在处理器与磁盘驱动器和监视器之间的通信中。

对于数字无线电、电缆和磁存储，曼彻斯特已被一次编码多个位的方法所取代； 例如，QAM-64 可能用于数字电缆，它通过传输 64 个可能的“符号”之一来一次编码 6 位，这些符号旨在使接收器更容易找到符号边界并提取 64 位可靠。

一些极端：

• 有一种称为 OFDM 的技术，用于数字无线电，它对每个“符号”中的数百或数千位进行编码； 编码和解码在计算上非常昂贵，但是在存在来自建筑物的“回声”和类似问题的情况下，系统的容忍度要高得多。

• GPS 使用“金码”：对于“0”，您传输某种复杂的模式，它看起来很像随机噪声，重复了几次。 对于“1”，您传输相同的模式，反转。 数据速率非常低，但优点是可以从非常微弱的无线电信号中检测到信号，并提供非常准确的时间参考。

CD 也是一个有趣的例子：每个字节都被编码为 14 个“通道位”，并且要求通道中每次运行的 0（或 1）长度至少为 3，最多为 11，并且这种模式变成了磁盘上的一系列光学“坑”； 过长或过短的凹坑都会导致解码器出现问题。 编码器还必须形成 14 位模式以满足在任何通道位范围内 0 和 1 的数量必须大致相等的要求：

https://en.wikipedia.org/wiki/Eight-to-fourteen_modulation