Кодирование и хранение символьной информации символов и строк. Кодировка символов ASCII

3. По способу передачи:

• последовательные и параллельные;
• блочные - данные сначала помещаются в буфер, а потом передаются в канал и бинарные непрерывные.

4. По помехоустойчивости:

• простые (примитивные, полные) - для передачи информации используют все возможные кодовые комбинации (без избыточности);
• корректирующие (помехозащищенные) - для передачи сообщений используют не все, а только часть (разрешенных) кодовых комбинаций.

5. В зависимости от назначения и применения условно можно выделить следующие типы кодов:

• Внутренние коды - это коды, используемые внутри устройств. Это машинные коды, а также коды, базирующиеся на использовании позиционных систем счисления (двоичный, десятичный, двоично-десятичный, восьмеричный, шестнадцатеричный и др.). Наиболее распространенным кодом в ЭВМ является двоичный код, который позволяет просто реализовать аппаратно устройства для хранения, обработки и передачи данных в двоичном коде. Он обеспечивает высокую надежность устройств и простоту выполнения операций над данными в двоичном коде. Двоичные данные, объединенные в группы по 4, образуют шестнадцатеричный код, который хорошо согласуется с архитектурой ЭВМ, работающей с данными кратными байту (8 бит).
• Коды для обмена данными и их передачи по каналам связи. Широкое распространение в ПК получил код ASCII (American Standard Code for Information Interchange). ASCII - это 7-битный код буквенно-цифровых и других символов. Поскольку ЭВМ работают с байтами, то 8-й разряд используется для синхронизации или проверки на четность, или расширения кода. В ЭВМ фирмы IBM используется расширенный двоично-десятичный код для обмена информацией EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).

    В каналах связи широко используется телетайпный код МККТТ (международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии) и его модификации (МТК и др.).

    При кодировании информации для передачи по каналам связи, в том числе внутри аппаратным трактам, используются коды, обеспечивающие максимальную скорость передачи информации, за счет ее сжатия и устранения избыточности (например: коды Хаффмана и Шеннона-Фано), и коды обеспечивающие достоверность передачи данных, за счет введения избыточности в передаваемые сообщения (например: групповые коды, Хэмминга, циклические и их разновидности).

• Коды для специальных применений - это коды, предназначенные для решения специальных задач передачи и обработки данных. Примерами таких кодов является циклический код Грея, который широко используется в АЦП угловых и линейных перемещений. Коды Фибоначчи используются для построения быстродействующих и помехоустойчивых АЦП.

2.3. Кодирование символьной  информации

    Для передачи информации между  собой люди стали использовать  знаки и символы. Начав с простейших условных жестов, человек создал целый мир знаков, где главным средством общения стал язык (то есть речь и письменность). Слово – это минимальная первичная единица языка, представляющая собой специальный набор символов и служащая для наименования понятий, предметов, действий и т.д. Следующим по сложности элементов языка является предложение – конструкция, выражающая законченную мысль. На основе предложений строится текст. Текст – высказывание, выходящее за рамки предложения и представляющее собой единое и целое, наделённое внутренней структурой и организацией в соответствии с правилами языка.

    С появлением вычислительных машин стала задача представления в цифровой форме нечисловых величин, и в первую очередь – символов, слов, предложений и текста.

    Символы. Для представления символов в числовой форме был предложен метод кодирования, получивший в дальнейшем широкое распространение и для других видов представления не числовых данных (звуков, изображений и т.д.). Кодом называется уникальное беззнаковое целое двоичное число, поставленное в соответствии некоторому символу. Под алфавитом  компьютерной системы понимают совокупность вводимых и отображаемых символов. Алфавит компьютерной системы включает в себя арабские цифры, буквы латинского алфавита, знаки препинания, специальные символы и знаки, буквы национального алфавита, символы псевдографики – растры, прямоугольники, одинарные и двойные рамки, стрелки. Первоначально для хранения кода одного символа отвели 1 байт (8 битов), что позволяло закодировать алфавит из 256 различных символов. Система, в которой каждому символу алфавита поставлен в соответствии уникальный код, называется кодовой таблицей. Разные производители средств вычислительной техники создавали для одного и то же алфавита символ свои кодовые таблицы. Это приводило к тому, что символы, набранные с помощью одной таблицы кодов, отображались неверно при использовании другой таблицы. Для решения проблемы многообразие  кодовых таблиц в 1981 году Институт стандартизации США (ANSI – American National Standard Institute) принял стандарт кодовой таблицы, получившей название ASCII (American Standard Code of Information Interchange – стандартный код информационного обмена США). Эту таблицу использовали программные продукты, работающие под управлением операционной системы MS-DOS, разработанной компанией Microsoft по заказу крупной фирмы – производителя персональных компьютеров IBM (International Business Machine). Широкое распространение персональных компьютеров фирмы IBM привело к тому, что стандарт ASCII приобрёл статус международного.

    В таблице содержится 256 символов  и их кодов. Таблица состоит  из двух частей: основной и расширенной. Основная часть (символы с кодами от 0 до 127 включительно) является базовой, она в соответствии с принятым стандартом не может быть изменена. В неё вошли: управляющие символы (им соответствуют коды с 1 по 31), арабские цифры, буквы латинского алфавита, знаки препинания, специальные символы (рисунок 5).

Рисунок 5: Базовая часть таблицы кодов ASCII

    Расширенная часть (символы с  кодами от 128 до 255) отдана национальным алфавитам, символам псевдографики и некоторым специальным символам. В соответствии с утверждёнными стандартами эта часть таблицы изменяется в зависимости от национального алфавита той страны, где она используется, и способа кодирования. Именно поэтому, при наименовании программ, документов и других объектов желательно использовать латинские буквы, содержащиеся в основной, неизменяемой части таблицы, так как русскоязычные имена при несоответствии таблиц кодирования будут неверно отображаться. Например, операционная система Windows поддерживает большое число расширенных таблиц для различных национальных алфавитов. В России наиболее распространённой кодовой таблицей алфавита русского языка является «латиница Windows 1251» (рисунок 6).

Рисунок 6: Расширенная таблица «латиница Windows 1251»

    На компьютерах, работающих в  операционных системах MS-DOS, могут действовать ещё две кодировки (кодировка ГОСТ и кодировка ГОСТ-альтернативная). Первая из них считалась устаревшей даже в первые годы появления персональной вычислительной техники. Но вторая используется и по сей день (рисунок 7).