訊號到底是怎麼處理的?

模擬訊號和數字訊號有什麼區別呢?我們又是如何對訊號進行處理的呢?今天我們就來簡單介紹一下關於訊號處理的一些基本問題。首先我們來說一下模擬訊號和數字訊號的區別。模擬訊號就指的是它可以連續變化的訊號,可以連續變化的訊號;而數字訊號不是連續變化的,而是一個一個分立的。

在計算機裡面我們是沒有辦法處理十進位制數字的,所以我們要進行轉化,我們把十進位制的數轉化成二進位制的。二進位制怎麼換呢?比方說1,1在二進位制裡邊就是1,我們兩位二進位制數表示就是01;2 從二進位制上看是10;3 二進位制數上看是11。這樣我們就把它換成一個二進位制了,這樣的話我們就可以把一個十進位制數字,換成二進位制數。

數字訊號怎麼進行處理呢?我們先說說簡單的一個處理。比如說布林代數運算,在計算機裡面只能認識兩個數字,一個是1 ,一個是0。那麼1就表示的是高壓,高壓一般是比如說5V左右,我們就把它記為數字1;而第二種就叫低壓,低壓就是0V左右 我們把它記為數字0。在布林代數裡面有這麼幾種比較常見的運算。假如我們輸入兩個訊號,一個是A 一個是B。有一種運算叫A乘以B 這叫與運算,什麼叫與運算,只有A和B都輸入1的時候 ,輸出才是1。其他情況下輸出都是0。這個就是A和B取與運算。還有一種運算叫或運算,叫A加B,它的含義是如果A和B有一個是高電壓,結果就是高電壓,所以輸入1和1 那輸出是1;1和0 輸出1;0和1 輸出1;0和0 輸出0,這是或運算。還有一種叫非運算,上面加一個橫線,這非運算的意思就是假如A是1 那麼它輸出就是0;如果A是0 輸出就是1。這是三種基本的布林代數運算。

訊號到底是怎麼處理的?

我們之前曾經說過門是在數字訊號處理中一個很重要的一個原件,門它可以實現一些基本的功能。

訊號到底是怎麼處理的?

這就是三種基本的閘電路與門、或門、非門。除了這三種門以外還,有一種比較奇怪的門,叫異或門。異或門的意思是,如果A與B不同的時候才輸出1這叫異或門。意思是如果A加B正好等於1,那最後輸出的這個結果就是1;A和B 加起來什麼時候等於1,只能是一個1 一個0,這種情況下輸出是1。如果A和B兩個都是1 或者兩個都是0它輸出就是0,這個叫異或門。它可以透過剛才這基本的三種閘電路來實現。

訊號到底是怎麼處理的?

那麼到底怎麼去處理一個數字訊號,比如最簡單的一個問題,加法,我們想把一個數字加起來,比如說我們想加111和101兩個二進位制相加,加完之後是什麼,這兩個1加起來是2, 2不能寫作2 寫作10,然後1+0+1又是2, 所以還寫作10,1+1+1是3 ,寫作11 ,這就是一個加法。我們現在就想問計算機你是怎麼實現這個過程的?那麼計算機要實現這過程時候,首先我們要區分幾個事。這兩個數字Ai和Bi 我們稱之為本位,這個0 是新的本位 叫Si,那麼這裡面還有一個進位的1 這個叫進位,我們把它寫作是Ci,也就是說我們希望透過兩個本位相加,算出一個新的本位和一個進位來,這叫一位數的加法,這一位的加法叫半加法器。半加法器怎麼實現首先A和B什麼時候相加才能得出來一個1的本位呢,那很顯然0+0等於0 ,1+1也等於0,你只有0和1加和才會取這個1 ,所以新的本位應該就是一個異或門,應該就是一個異或門 ,這是A這是B,然後輸出一個新的本位叫Si,這就是第一步驟。我們把本位求出來了,那什麼時候會進位,只有它們兩個都是1 才會進位

,所以我應該取一個與門,在這我再取一個與門,這就是進位,這樣我就實現了一位數的加法。但這只是一位數,我要實現這三位數相加怎麼辦,那就需要全加法器把一大堆半加法器進行改進然後再串起來就形成了一個全加法器可以計算加法,然我們對訊號的處理。

我們有很多種處理方法,所以在一個CPU內部,它的邏輯關係是非常複雜的。晶片代表了人類智慧的最高成就,它的難度是遠遠超過原子彈和太空梭的。