Файл: Tannenbaum.pdf

1 2 8 Глава 2. Организация компьютерных систем

сдвиг по фазе на 45° представляет 00, сдвиг по фазе на 135° — 01 и т. д Существуют
системы для передачи трех и более битов за один временной отрезок Число таких
временных интервалов (то есть число потенциальных изменений сигнала в секун-

ду) называется скоростью в бодах При передаче двух или более битов за 1 времен-

ной отрезок скорость передачи битов будет превышать скорость в бодах. Отметим,
что термины «бод» и «бит» часто путают.

Если данные состоят из последовательности 8-битных символов, было бы жела-

тельно иметь средство связи для передачи 8 битов одновременно, то есть 8 пар

проводов. Так как телефонные линии, предназначенные для передачи голоса, обеспе-
чивают только один канал связи, биты должны пересылаться последовательно один
за другим (или в группах по два, если используется дибитная кодировка). Устрой-
ство, которое получает символы из компьютера в форме двухуровневых сигналов
(по одному биту в отрезок времени) и передает биты по одному или по два в форме
амплитудной, фазовой или частотной модуляции, называется модемом. Для ука-

зания на начало и конец каждого символа в начале и конце 8-битной цепочки ста-

вятся начальный и конечный биты, таким образом, всего получается 10 битов.

Модем посылает отдельные биты каждого символа через равные временные

отрезки Например, скорость 9600 бод означает, что сигнал меняется каждые

104 мкс Второй модем, получающий информацию, преобразует модулированный

несущий сигнал в двоичное число. Биты поступают в модем через равные проме-

жутки времени Если модем определил начало символа, его часы сообщают, когда

нужно начать считывать поступающие биты

Современные модемы передают данные со скоростью от 28 800 бит/с до

57 600 бит/с, что обычно соответствует более низкой скорости в бодах. Они соче-
тают несколько технологий для передачи нескольких битов за 1 бод, модулируя
амплитуду, частоту и фазу. Почти все современные модемы являются

 дуплексны-

ми,

 то есть могут передавать информацию в обоих направлениях одновременно,

используя различные частоты. Модемы и линии связи, которые не могут переда-
вать информацию в обоих направлениях одновременно (как железная дорога, по
которой поезда могут ходить и в северном, и в южном направлениях, но не в одно
и то же время), называются

 полудуплексными.

 Линии связи, которые могут пере-

давать информацию только в одном направлении, называются

 симплексными.

ISDN

В начале 80-х годов европейские компании почтовой, телефонной и телеграфной

связи разработали стандарт цифровой телефонии под названием

 ISDN (Integrated

Services Digital Network — цифровая сеть с предоставлением комплексных

услуг). Она давала возможность горожанам иметь дома сигнализацию, связанную
со специальными учреждениями, а также предназначалась для выполнения других
своеобразных функций Компании настойчиво рекламировали эту идею, но без
особого успеха Вдруг появился World Wide Web, и людям понадобился цифровой

доступ к Интернету. Тут-то и обнаружилось совершенно потрясающее примене-

ние ISDN (хотя вовсе не благодаря разработчикам этой сети). С тех пор она стала
очень популярной в США и других странах.

Когда клиент телефонной компании подписывается на ISDN, телефонная ком-

пания заменяет старую аналоговую линию новой цифровой. (В действительности

сама линия не меняется, меняется только оборудование на обоих концах.) Новая

Процесс ввода-вывода

129

линия содержит два независимых цифровых канала, каждый со скоростью передачи
данных 64 000 бит/с, плюс канал для сигналов со скоростью передачи 16 000 бит/с.

Оборудование необходимо для того, чтобы объединить все три канала в один циф-
ровой канал со скоростью передачи данных 144 000 бит/с. Предприятия могут при-
обретать 30-канальную линию ISDN.

ISDN не только быстрее передает данные, чем аналоговый канал, но и быстрее

устанавливает соединение (не дольше 1 секунды), не требует наличия аналогово-
го модема, а также более надежен, то есть дает меньше ошибок, чем аналоговый

канал. Кроме того, ISDN имеет ряд дополнительных особенностей, которых нет
у аналоговых каналов.

Структура связи ISDN показана на рис. 2.35. Поставщик предоставляет циф-

ровой канал, который передает биты. Что означают эти биты — личное дело отпра-
вителя и получателя. Между оборудованием клиента и поставщика помещается

устройство для взаимной связи NT1 с Т-интерфейсом на одной стороне и U-ин-
терфейсом на другой. В США клиенты должны покупать собственное устройство

NT1, а во многих европейских странах — брать напрокат у поставщика.

Терминал ISDN

Цифровая

шина

Телефон

ISDN

Терминал Сигнальное

ISDN устройство

ISDN

Т-интерфейс

Коммутатор

ISDN

Связь

с внутренней

Э сетью

поставщика

Оборудование клиента Оборудование поставщика

Рис. 2.35. ISDN для домашнего использования

Коды символов

У каждого компьютера есть набор символов, который он использует. Как мини-
мум этот набор включает 26 заглавных и 26 строчных букв

1

, цифры от 0 до 9, а

также некоторые специальные символы: пробел, точка, запятая, минус, символ

возврата каретки и т. д.

Для того чтобы передавать эти символы в компьютер, каждому из них припи-

сывается номер: например, а=1, Ь=2,..., z=26, +=27, -=28. Отображение символов
в целые числа называется кодом символов. Важно отметить, что связанные между

собой компьютеры должны иметь один и тот же код, иначе они не смогут обмени-

ваться информацией. По этой причине были разработаны стандарты. Ниже мы
рассмотрим два самых важных из них.

Для английского языка. —

 Примеч. перев.

130

Глава 2 Организация компьютерных систем

ASCII

Один широко распространенный код называется

 ASCII (American Standard Code

for Information Interchange — американский стандартный код

 для

 обмена инфор-

мацией)

 Каждый символ ASCII-кода содержит 7 битов, таким образом, всего мо-

жет быть 128 символов (табл 2 5) Коды от 0 до 1F (в шестиадцатеричной системе
счисления) соответствуют управляющим символам, которые не печатаются

Многие непечатные символы ASCII предназначены для передачи данных На-

пример, послание может состоять из символа начала заголовка SOH (Start of
Header), самого заголовка, символа начала текста STX (Start of Text), самого тек-

ста, символа конца текста ЕТХ (End of Text) и, наконец, символа конца передачи

EOT (End of Transmission) Однако на практике послания, отправляемые по теле-

фонным линиям и сетям, форматируются по-другому, так что непечатные симво-

лы передачи ASCII практически не используются

Печатные символы ASCII наглядны Они включают буквы верхнего и нижнего

регистров, цифры, знаки пунктуации и некоторые математические символы.

Таблица 2.5.

 Таблица кодов ASCII

Число

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

Команда

NUL

SOH

STX

ЕТХ

EOT

ENQ

АСК

BEL

BS

НТ

LF

VT

Значение

Null (Пустой

указатель)
Start of Heading
{Начало
заголовка)
Start of Text

(Начало текста)
End of Text

(Конец текста)

End of

Transmission

(Конец передачи)
ENQunty
(Запрос)

ACKnoligement

(Подтверждение
приема)
Bell (Символ

звонка)

Backspace
(Отступ назад)
Horizontal Tab
(Горизонтальная

табуляция)

Line Feed

(Перевод строки)

Vertical Tab

(Вертикальная

табуляция)

Число

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

1А

1В

Команда

DLE

DC1

DC2

DC3

DC4

NAK

SYN

ЕТВ

CAN

ЕМ

SUB

ESC

Значение

Data Link Escape (Выход
из системы передачи)
Device Control 1
(Управление устройством)

Device Control 2
(Управление устройством)
Device Control 3
(Управление устройством)

Device Control 4

(Управление устройством)

Negative AcKnolidgement
(Неподтверждение
приема)

SYNcronous idle (Простой)

End of Transmission Block
(Конец блока передачи)

CANcel (Отмена)

End of Medium (Конец
носителя)

SUBstitute (Подстрочный

индекс)
ESCape (Выход)

Процесс ввода-вывода

131

Число Команда Значение

Число Команда Значение

С

D

Е

11

.

FF

CR

SO

SI

From Feed

(Перевод

страницы)
Carnage

 Return

(Возврат каретки)

Shift Out
{Переключение

на дополнительный
регистр)

Shift In

(Переключение
на стандартный
регистр)

1С

1D

1Е

1F

FS

GS

RS

US

File Separator

(Разделитель файлов)

Group Separator

(Разделитель группы)
Record Separator

(Разделитель записи)

Unit Separator

(Разделитель модуля)

Число

20
21

22

23
24
25

26

27

28
29

2А

2В
2С
2D

2Е
2F

Символ

(пробел)

I

•

#

Ф

%

&

•

(

)

•

+

-

/

Число

30

31
32
33
34

35

36

37

38
39

ЗА

ЗВ
ЗС

3D

ЗЕ
3F

Символ

0

1

2
3

4
5

6

7

8
9
;

;

<

=

>

9

Число

40

41
42
43
44
45
46
47
48
49
4А
4В
4С
4D

4Е

4F

Символ

@

А

В
С
D

Е

F

G

Н
I

J

К
L
М
N

О

Число Символ

50

51
52

53

54
55
56
57

58

59
5А
5В
5С
5D

5Е

5F

Р
Q
R
S

Т

и

V
W
X
Y
Z

[

\

]

-

_

Число

60

61

62

63
64

65

66

67

68
69

6А

6В
6С
6D
6Е
6F

Символ

•

а

Ь
с
d

е

f

g

h

i

J

k
I

m

n

о

Число Символ

70

71
72

73

74
75

76

77

78
79

7A

7B
7С

7D

7Е
7F

Р

q
г

S

t

и

V

W

X

У

Z

{

I

}

~

DEL

UNICODE

Компьютерная промышленность развивалась преимущественно в США, что при-
вело к появлению кода ASCII. Этот код подходит для английского языка, но не

очень удобен для других языков. Во французском языке есть надстрочные знаки

(например, systeme), в немецком — умляуты (например, far) и т. д. В некоторых

европейских языках есть несколько букв, которых нет в ASCII, например, немецкое

3 или датское 0. Некоторые языки имеют совершенно другой алфавит (например,
русский или арабский), а у некоторых вообще нет алфавита (например, китай-
ский). Компьютеры распространились по всему свету, и поставщики программно-

го обеспечения хотят реализовывать свою продукцию не только в англоязычных,
но и в тех странах, где большинство пользователей не говорят по-английски и где
нужен другой набор символов.

1 3 2 Глава 2. Организация компьютерных систем

Первой попыткой расширения ASCII был IS 646, который добавлял к ASCII

еще 128 символов, в результате чего получился 8-битный код под названием

 Latin-1.

Добавлены были в основном латинские буквы со штрихами и диакритическими

знаками. Следующей попыткой был IS 8859, который ввел понятие

 кодовая

страница.

 Кодовая страница — набор из 256 символов для определенного языка

или группы языков. IS 8859-1 - это Latin-1. IS 8859-2 включает славянские языки

с латинским алфавитом (например, чешский, польский и венгерский). IS 8859-3
содержит символы турецкого, мальтийского, эсперанто и галисийского языков
и т. д. Главным недостатком такого подхода является то, что программное обеспе-
чение должно следить, с какой именно кодовой страницей оно имеет дело в дан-
ный момент, и при этом невозможно смешивать языки. К тому же эта система не
охватывает японский и китайский языки.

Группа компьютерных компаний разрешила эту проблему, создав новую систе-

му под названием UNICODE, и объявила эту систему международным стандартом
(IS 10646). UNICODE поддерживается некоторыми языками программирования
(например, Java), некоторыми операционными системами (например, Windows NT)
и многими приложениями. Вероятно, эта система будет распространяться по всему

миру.

Основная идея UNICODE — приписывать каждому символу единственное по-

стоянное 16-битное значение, которое называется

 указателем кода.

 Многобайт-

ные символы и escape-последовательности не используются. Поскольку каждый

символ состоит из 16 битов, писать программное обеспечение гораздо проще.

Так как символы UNICODE состоят из 16 битов, всего получается 65 536 ко-

довых указателей. Поскольку во всех языках мира в общей сложности около

200 000 символов, кодовые указатели являются очень скудным ресурсом, который
нужно распределять с большой осторожностью. Около половины кодов уже
распределено, и консорциум, разработавший UNICODE, постоянно рассматрива-
ет предложения на распределение оставшейся части. Чтобы ускорить принятие

UNICODE, консорциум использовал Latin-1 в качестве кодов от 0 до 255, легко

преобразуя ASCII в UNICODE.

Во избежание излишней растраты кодов каждый диакритический знак имеет

свой собственный код. А сочетание диакритических знаков с буквами — задача
программного обеспечения.

Вся совокупность кодов разделена на блоки, каждый блок содержит 16 кодов.

Каждый алфавит в UNICODE имеет ряд последовательных зон. Приведем неко-

торые примеры (в скобках указано число задействованных кодов): латынь (336),

греческий (144), русский (256), армянский (96), иврит (112), деванагари (128),
гурмуки(128), ория(128),телугу (128)иканнада(128). Отметим, что каждому из

этих языков приписано больше кодов, чем в нем есть букв. Это было сделано отчас-
ти потому, что во многих языках у каждой буквы есть несколько вариантов. Напри-

мер, каждая буква в английском языке представлена в двух вариантах: там есть строч-

ные и заглавные буквы. В некоторых языках буквы имеют три или более форм, выбор
которых зависит от того, где находится буква: в начале, конце или середине слова.

Кроме того, некоторые коды были приписаны диакритическим знакам (112),

знакам пунктуации (112), подстрочным и надстрочным знакам (48), знакам ва-
лют (48), математическим символам (256), геометрическим фигурам (96) и ри-
сункам (192).