Файл: «Анализ методов кодирования данных».pdf

3.2 ASCII, символы: описание, таблица кодов и виды

Как известно, компьютер хранит информацию в двоичном виде, представляя её в качестве последовательности единиц и нулей. Чтобы перевести информацию в форму, удобную для человеческого восприятия, каждая уникальная последовательность цифр при отображении заменяется на соответствующий ей символ.

Одной из систем соотнесения бинарных кодов с печатными и управляющими символами является кодировка ASCII.

При сегодняшнем уровне развития компьютерных технологий от пользователя не требуется знание кода каждого конкретного символа. Однако общее понимание того, как осуществляется кодирование, является крайне полезным, а для некоторых категорий специалистов и вовсе необходимым.

В первоначальном виде кодировка была разработана в 1963 году и затем в течение 25 лет дважды обновлялась.

В исходном варианте таблица символов ASCII включала 128 символов, позже появилась расширенная версия, где первые 128 знаков были сохранены, а кодам с задействованным восьмым битом поставлены в соответствие отсутствовавшие ранее символы.

На протяжении многих лет данная кодировка являлась самой популярной в мире. В 2006 году ведущее место заняла Latin 1252, а с конца 2007 года по настоящее время лидирующую позицию прочно держит Юникод.

Каждый ASCII-символ имеет собственный код, состоящий из 8 знаков, представляющих собой нуль или единицу. Минимальным числом в таком представлении является нуль (восемь нулей в двоичной системе), который и является кодом первого элемента в таблице^[10].

Максимальным двоичным кодом в исходной версии ASCII является нуль + семь единиц, а в расширенной версии – восемь единиц, поскольку подключается восьмой бит.

Управляющими символами называются знаки, не имеющие графического представления и использующиеся для организации текста, управления устройствами и т. д. Они могут обозначать начало или конец текста, табуляцию, генерацию звукового сигнала, различные операции для работы по телетайпу (телетайп – машина для передачи данных по электрическом каналу), разрешение вывода данных на устройстве, отмену действия и др.

В таблице символов ASCII позиции с 0 по 31, а также 127 выделены под управляющие знаки. Всего таких знаков 33.

Оставшиеся 95 позиций отведены под знаки препинания и знаки математических операций, десятичные цифры, буквы латинского алфавита, различающиеся регистром: «А» прописной и «а» строчной соответствуют различные коды в таблице символов ASCII.

Если человек занимается разработкой программного обеспечения или выполняет некоторые другие задачи из области информационных технологий, ему необходимо знать номера ряда символов ASCII.

Как упоминалось выше, позиции 0-31 и 127 занимают управляющие символы. Номер 32 закреплен за пробелом, номера 33-47 и 58-64 отведены под знаки препинания и основные математические операции.

Латинские прописные буквы расположены по алфавиту и имеют номера с 65-го по 90-й. Строчные буквы также расположены по алфавиту, их позиции – с 97-й по 122-ю. Оставшиеся номера (91-96 и 123-126) закреплены за квадратными и фигурными скобками, косой и прямой чертой, а также некоторыми диакритическими знаками.

Поскольку исходный вариант кодировки разрабатывался в расчете на американского пользователя, в нём не были предусмотрены не только различные виды письменности и национальные алфавиты, но даже удобное использование диакритических знаков, активно употребляющихся в европейских языках.

Для формирования расширенной кодировки был задействован 8-й бит. Данная версия включает в себя символы национальных европейских алфавитов и фонетической транскрипции, элементы графики, использовавшиеся для рисования таблиц, ряд математических знаков.

Некоторые ASCII-символы сегодня используются редко. В частности, это касается знаков, служащих для рисования таблиц, поскольку за годы, прошедшие с момента разработки расширенной кодировки, были внедрены гораздо более удобные способы графического представления таблиц.

До появления расширенного варианта ASCII для отображения национальных алфавитов использовались переработанные версии кодировки, где на месте латинских букв располагались русские, греческие, арабские символы.

Два кода в таблице были отведены под переключение между стандартной US-ASCII и её национальным вариантом^[11].

После того как ASCII стала включать не 128, а 256 знаков, распространение получил вариант кодировки, при котором исходная версия таблицы была сохранена в первых 128 кодах с нулевым 8-м битом. Знаки национальной письменности хранились в верхней половине таблицы (128-255-я позиции).

Знать непосредственно коды символов ASCII пользователю не требуется. Разработчику программного обеспечения обычно достаточно знать номер элемента в таблице, чтобы при необходимости рассчитать его код, используя бинарную систему.

После разработки в начале 70-х годов кодировок для скандинавских языков, китайского, корейского, греческого и др., созданием собственного варианта занялся и Советский Союз. Вскоре был разработан вариант 8-битной кодировки под названием КОИ8, сохраняющей первые 128 кодов символов ASCII и выделяющей столько же позиций под буквы национального алфавита и дополнительные знаки.

До внедрения Юникода КОИ8 доминировала в российском сегменте интернета. Существовали варианты кодировки как для русского, так и для украинского алфавита.

Поскольку количество элементов даже в расширенной таблице не превышало 256, возможность вмещения в одну кодировку нескольких различных письменностей отсутствовала. В 90-е годы в Рунете появилась проблема «крокозябр», когда тексты, набранные русскими символами ASCII, отображались некорректно.

Проблема заключалась в несоответствии кодов различных вариантов ASCII друг другу. Вспомним, что на позициях 128-255 могли располагаться различные знаки, и при смене одной кириллической кодировки на другую все буквы текста заменялись на другие, имеющие идентичный номер в другой версии кодировки.

С появлением Юникода популярность ASCII резко пошла на убыль.

Причина этого кроется в том факте, что новая кодировка позволила вместить знаки почти всех письменных языков. При этом первые 128 символов ASCII соответствуют тем же символам в Юникоде.

В 2000-м ASCII была самой популярной кодировкой в интернете и использовалась на 60 % проиндексированных «Гуглом» веб-страниц. Уже к 2012 году доля таких страниц упала до 17 %, а место самой популярной кодировки занял Юникод (UTF-8).

Таким образом, ASCII является важной частью истории информационных технологий, однако её использование в дальнейшем видится малоперспективным.

Заключение

В ходе курсовой работы была рассмотрена задача кодирования, которая включает в себя:

- изучение способов представления информации в ЭВМ;

- рассмотрение способов кодирования и декодирования информации числовой, текстовой и графической;

- подробное исследование кодирования текстовой информации в компьютере.

Задача кодирования является одним из главных понятий информатики, так как кодирование предшествует передаче и хранению информации, и, соответственно, является основой их успешного осуществления.

При передаче сообщений по каналам связи могут возникать помехи, способные привести к искажению принимаемых знаков. Эта проблема решается с помощью помехоустойчивого кодирования. Помехоустойчивое кодирование передаваемой информации позволяет в приемной части системы обнаруживать и исправлять ошибки. Коды, применяемые при помехоустойчивом кодировании, называются корректирующими кодами. Впервые, исследование эффективного кодирования произвел Клод Шеннон. Для теории связи важнейшее значение имеют две теоремы, доказанные Шенноном.

В работе были рассмотрены эти теоремы, и можно прийти к выводу, что первая – затрагивает ситуацию с кодированием при передаче сообщения по линии связи, в которой отсутствуют помехи, искажающие информацию, т.е. эта теорема является эталоном, какими должны быть помехоустойчивые коды, вторая теорема относится к реальным линиям связи с помехами.

В ходе курсовой работы были составлены примеры кодирования, на основе первой теоремы Шеннона. Это кодирования является достаточно эффективным, так как получаемый код практически не имеет избыточности, но, к сожалению, в реальных линиях связи множество помех, и такой результат недостижим. Поэтому код Шеннона не является таким же эффективным как, например, код Хафмена. Но, несмотря на это нужно отметить, что Клод Шеннон был одним из основателей теории кодирования и его работы внесли огромный вклад в развитие информатики.

Библиография

Нормативно-правовые документы

1. Конституция Российской Федерации от 12 декабря 1993 г. (с изм. и доп., вступ. в силу с 21.07.2014)

Научная литература

1. Босова Л.Л Информатика и ИКТ 6 класс [Текст]: Учебник/ Босова Л.Л .- М.: Изд-во "БИНОМ. Лаборатория знаний", 2016. - 208 с.;
2. Босова Л.Л Информатика и ИКТ 7 класс [Текст]: Учебник/ Босова Л.Л..- М.: Изд-во "БИНОМ. Лаборатория знаний", 2018. - 229 с.; .
3. Куликовский Л.Ф., Мотов В.В. Теоретические основы информационных процессов: Учеб. пособие для вузов по спец. "Автоматика и механизация процессов обработки и выдачи информации". – М.:Высшая школа, 2017. – 248с.
4. В.М. Лачинов, А.О.Поляков Информодинамика или Путь к Миру открытых систем http://www.inftech.webservis.ru/it/information/index.html
5. Энциклопедия "Кругосвет" www.krugosvet.ru
6. Инженер Мареев Новая теория информации www.eme.ru
7. Лидовский В.В. Теория информации. Учебное пособие. - М.: Компания Спутник+, 2014г.
8. Вернер М. Основы кодирования Учебник для вузов. – М.: Техносфера,2018. – 288с.
9. Котоусов А.С. Теоретические основы радиосистем. Радиосвязь, радиолокация, радионавигация. – М.: Радио и связь, 2014. – 224с.
10. Гаранин М.В., Журавлев В.И., Кунегин С.В. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2017. – 336с.
11. Липкин И.А. Статистическая радиотехника. Теория информации и кодирования. – М.: "Вузовская книга", 2012. – 216с.
12. Быховский М.А. Круги памяти (Очерки истории развития радиосвязи и вещания в XX столетии). Серия изданий "История электросвязи и радиотехники". – М.: МЦНТИ, ООО "Мобильные коммуникации", 2014. – 224с.
13. Рузайкин Г. Теория информации и информационные технологии //Открытые системы, 2018, № 07-08
14. 12. Просиз Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. /Под ред. Д.Д.Кловского. – М.: Радио и связь, 2019. – 800с.
15. Шульгин В.И. Основы теории передачи информации. Учебное пособие. Ч.1-2. – Харьков: ХАИ, 2013.
16. Котоусов А.С. Теоретические основы радиосистем. Радиосвязь, радиолокация, радионавигация. – М.: Радио и связь, 2012
17. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание. : Пер. с англ. – М.: Издательский дом "Вильямс", 2018. – 1104с.
18. Семакин И.Г. Информатика и ИКТ для 8-9 классов [Текст]: Учеб. по базовому курсу / Семакин И.Г., Залогова Л.А, Русаков С.В., Шестакова Л.В.. М.: Изд-во "БИНОМ. Лаборатория знаний", 2019. - 320 с.; .
19. Угринович Н.Д «Информатика и ИКТ» Базовый курс. 9 класс [Текст]: Учебник/ Угринович Н.Д.- М.: Изд-во "БИНОМ. Лаборатория знаний", 2017. 295 с.;
20. Могилев А.В. Информатика [Текст]: Учеб. для студентов пед. вузов/ Могилев А.В., Пак Н.И., Хённер Е.К. М.: Академия, 2014. - 848 с.
21. Подласый И. П. Педагогика. Новый курс [Текст]: Учеб. для студентов пед. вузов/ Подласый И. П. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2018.
22. Бочкин, А.И. Методика преподавания информатики [Текст] / Бочкин А.И.. - Минск : Высшая школа, 2014. - 431 с.