67618

Устройства и системы ввода-вывода текстовой и графической информации. Принцип кодирования текстовой информации. Кодирование текстовой информации в ЭВМ

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Текстовая информация представляется последовательностью алфавитно-цифровых символов каждый из которых определённым образом кодируется. Существуют четыре основных принципа кодирования символов. 1 где S множество всех символов используемых для кодирования текста...

Русский

2014-09-12

147 KB

1 чел.

Устройства и системы ввода-вывода

текстовой и графической информации

Принцип кодирования текстовой информации

1. Кодирование текстовой информации в ЭВМ

Текстовая информация представляется последовательностью алфавитно-цифровых символов, каждый из которых определённым образом кодируется. Существуют четыре основных принципа кодирования символов.

1. Символы кодируются в виде последовательности двоичных цифр. Количество разрядов на один символ определяется по формуле

,                                  (17.1)

где S - множество всех символов, используемых для кодирования текста; HХ(S) - энтропия по Хартли (мера неопределённости). Эта величина характеризует количество информации в каком-либо сообщении.

;                    (17.2)

.

Эта энтропия обладает свойством адитивности, т.е. . Например, код символа складывается из буквенного обозначения и цифрового X={A, B, C, D}, Y={1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, …, 16}; тогда

,  .

Большинство кодировок используют один байт для кодирования символов.

2. Символы, относящиеся к одной группе по каким-либо признакам желательно кодировать в виде односвязного множества в одномерном пространстве кодов (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Одномерное пространство кодов символов

3. Коды символов должны отражать порядок следования букв в алфавите.

4. Желательно, чтобы преобразование строчных букв в прописные и обратно сводилось к прибавлению или вычитанию некоторой константы или к гашению/записи некоторых бит.

Принцип 2 и 4 не всегда соблюдаются.

Для кодирования символов в качестве внутреннего кода ЭВМ наиболее часто используется двоичный код обработки информации (ДКОИ), построенный на основе международного кода EBCDIC.

Наиболее часто символы в тексте в пределах информационных блоков встречаются с различной вероятностью, что позволяет сократить затраты разрядов на кодирование. Для этого количество информации рассчитывается при помощи энтропии по Шеннону HS(X), и в общем случае HS(S)< HX(S).

,     (17.3)

где N – мощность множества X(N=|X|); Pi – вероятность поступления событий (встречаемость символов в тексте); .

Если события равновероятны, то Pi = 1/N =>

.   (17.4)

Свойства энтропии по Шеннону:

а) она всегда положительна;

б) она максимальна, т.е. равна энтропии по Хартли, когда события равновероятны;

в) для независимых событий из множеств X и Y, энтропия произведения X и Y равна сумме отдельных энтропий

HS(XY)=HS(X)+ HS(Y).

Энтропия по Шеннону и энтропия по Хартли также используются для теоретического анализа каналов передачи информации.

Разобьем множество символов S на m подмножеств (), в которых символы встречаются с равной вероятностью.

,     (17.5)

где рi – вероятность встретить символ, принадлежащий подмножеству Si.

Количество бит для кодирования одного символа определяется как

.        (17.6)

Экономия в разрядах на один символ проявляется, когда n1<nbit, тогда для кодирования используют n1 разряд, а для переключения с одной группы символов на другие используют специальные коды, которые включаются в каждую группу. Таким кодом является международный телеграфный код (МТК-2, МТК-5), который используется в системах связи и телеобработки.

Если условие

  ,                                 (12.7)

где <N> - средняя длина информационного блока, содержащего символы из одной группы; выполняется, то кодирование считается эффективным.

2. Ручной ввод текстовой информации с клавиатуры

Клавиатуры могут характеризоваться:

1) эксплуатационными характеристиками:

а) количество типов клавиш;

б) количество клавиш каждого типа;

в) расположение клавиш. По расположению клавиш наибольшее распространение получила клавиатура QWERTY, однако, возможны и другие варианты расположения символов клавиатуры (Дворака и Делея);

2) механическими характеристиками, основной из которых является функция упругости клавиш.

По способу обнаружения нажатия клавиш выделяют три типа клавиатур:

1) с гальваническим контактом или с открытым (не герметичным контактом). Для них характерна низкая стоимость и малое время наработки на отказ;

2) с магнитным принципом обнаружения (на основе магниточувствительных и проводниковых структур). Для них характерна большая стоимость, но очень высокая надёжность;

3) с ёмкостным принципом обнаружения нажатия. Для них характерна высокая износостойкость, низкая надёжность и сложность настройки.

Принцип кодирования клавиш клавиатуры не зависит от кодирования символов. В системное устройство ПЭВМ посылается не код символа, которому соответствует данная клавиша, а позиционный код клавиши. Переход к коду символа осуществляется специальной схемой управления клавиатурой, которую можно перепрограммировать.

Клавиатура включает в себя совокупность ключей клавиш и схемы управления для формирования кода при замыкании ключа, исключения неоднозначности кодирования из-за “дребезга” контактов и выполнения других управляющих функций. Клавиатура проектируется как конечный автомат (рис. 17.2)

Дешифратор последовательно опрашивает состояние ключей, расположенных с столбцах X матрицы клавиатуры. Если какая-либо клавиша нажата, то сигнал через замкнутый контакт поступает на соответствующую горизонтальную шину Y и через селектор (регистр) поступает на вход ПЛМ. Сигналы с дешифратора и селектора образуют адресный вход ПЛМ, в ячейках которой записаны коды символов (их младшие разряды). Код символа записывается в выходной регистр. Старшие разряды кода определяются содержимым специального регистра, изменяющего своё значение только при нажатии клавиши изменения регистров (Shift, Alt и др.).

Проблема “дребезгов” клавиатуры решается использованием вместо ПЛМ микропроцессора. Вертикальные и горизонтальные шины матрицы контактов подключаются, соответственно, к портам вывода и ввода (Пвыв) и (Пвв), для передачи в ЭВМ сформированного кода символа используется второй порт вывода микропроцессора (см. рис. 17.3).

Для устранения “дребезгов” используется накопление веса нажатой клавиши за несколько циклов опроса, образующих период опроса. Если в период опроса координаты клавиши не совпали, то инициируется сброс счётчика веса и начинается новый период опроса.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84573. Дихальний центр, його будова, регуляція ритмічності дихання 44.62 KB
  Особливістю дорсального ядра є наявність в ньому тільки інспіраторних нейронів які збуджуються безпосередньо перед вдихом та під час вдиху інспіраторні нейрони або нейрони вдиху. Збудження інспіраторних нейронів дорсального ядра забезпечує скорочення м’язів спокійного вдиху вдих гальмування інспіраторних нейронів дорсального ядра розслаблення м’язів пасивний видих. Еферентні зв’язки нейронів дорсального ядра інспіраторних здійснюються таким чином: від цих нейронів по ретикулоспінальних шляхах інформація передається до мотонейронів...
84574. Механізм першого вдиху новонародженої дитини 38.86 KB
  Після перерізки пуповини в крові дитини накопичується вуглекислота знижується рН крові та знижується парціальний тиск кисню – стимуляція центральних та периферичних хеморецепторів – збудження дихального центру – збудження інспіраторних нейронів – скорочення м’язів вдиху. Після народження дитини треба зняти рефлекс пірнальника котрий блокує настання вдиху через наявність рідини в дихальних шляхах.
84575. Роль рецепторів розтягнення легень та блукаючих нервів в регуляції дихання 44.12 KB
  Вони приймають участь в саморегуляції ритму дихання. Цим і визначається роль блукаючих нервів в забезпеченні ритму дихання. Варто відзначити що до рецепторів які знаходяться в легенях та в дихальних шляхах і які беруть участь в регуляції дихання відносяться: ірритантні рецептори легень які реагують на дію їдких газів пилу тютюнового диму холодного повітря і при збудженні зумовлюють звуження бронхів і гіпервентиляцію; юкстакапілярні рецептори що розміщуються поблизу капілярів легень і реагують на зміну механічних властивостей...
84576. Роль центральних і периферичних хеморецепторів в регуляції дихання. Компоненти крові, що стимулюють зовнішнє дихання 44.53 KB
  Компоненти крові що стимулюють зовнішнє дихання. Адекватні подразники для них: збільшення Рсо2 артеріальної крові; зменшення рН артеріальної крові; зменшення Ро2 артеріальної крові. Інформація що надходить до дихального центру при підвищенні активності цих рецепторів викликає гіпервентиляцію підвищення глибини та частоти дихання нормалізація вказаних показників крові. Тобто за їх участю здійснюється регуляція газового складу артеріальної крові за відхиленням саморегуляція на основі негативного зворотнього зв’язку.
84577. Регуляція зовнішнього дихання при фізичному навантаженні 42.93 KB
  При фізичному навантаженні розвивається гіпервентиляція ступінь якої пропорційна інтенсивності навантаження. Головним механізмом розвитку гіпервентиляції при фізичному навантаженні є безумовні рефлекси з пропріорецепторів працюючих м’язів керуючий пристрій КП яким є дихальний центр отримує по каналу зовнішнього зв’язку інформацію від пропріорецепторів працюючих м’язів про роботу що виконується; КП аналізує цю інформацію і викликає підвищення глибини та частоти дихання для того щоб при збільшених метаболічних потребах тканин склад...
84578. Методи визначення енерговитрат людини. Дихальний коефіцієнт. Джерела і шляхи використання енергії в організмі людини 49.84 KB
  Джерела і шляхи використання енергії в організмі людини. Тобто 1й закон термодинаміки представляє собою закон збереження енергії. Ентропія – міра невпорядкованості системи міра деструкції та розсіяності енергії. Тобто 2й закон обмежує можливі самовільні перетворення енергії в системі.
84579. Основний обмін і умови його визначення, фактори, що впливають на його величину 44.73 KB
  Основний обмін ОО – добові енерговитрати організму в стандартних умовах: зранку тому що є добові коливання рівня енерговитрат – він мінімальний вночі о 34 годині й максимальний ввечері о 1718 годині; в умовах фізичного та емоційного спокою м’язева робота супроводжується збільшенням енерговитрат організму так як на скорочення м’язів необхідно витрачати значну кількість енергії; в умовах емоційної напруги активується симпатичний відділ вегетативної нервової системи збільшується кількість катехоламінів та тироксину розщеплення...
84580. Робочий обмін, значення його визначення 46.22 KB
  За величиною РО населення поділяють на 6 груп: Для людей віком 1829 років добові енерговитрати в різних групах складає: Група Добові енерговитрати Чоловіки Жінки кДж ккал кДж ккал 1 11715 2300 10142 2400 2 12552 3000 10669 2550 3 13388 3200 11296 2700 4 15480 3700 13179 3150 5 17991 4300 6 20043 4900 16423 3850 1 група – переважає розумова праця; 2 група – зайняті легкою фізичною працею; 3 група – виконання фізичної роботи середньої важкості; 4 група – зайняті важкою фізичною працею; 5 група – зайняті дуже важкою фізичною роботою; 6 група...
84581. Температура тіла людини та її добові коливання 37.09 KB
  Організм людини належить до гомойотермних – здатний підтримувати сталу температуру тіла незалежно від коливань температури навколишнього середовища. Поняття гомойотермії стосується ядра тіла внутрішні органи та головний мозок. Оболонка тіла людини шкіра та підшкірна клітковина є пойкілотермними – її температура залежить від температури навколишнього середовища.