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

17330. КЛАСИЧНА ШКОЛА ПОЛІТИЧНОЇ ЕКОНОМІЇ 220 KB
  КЛАСИЧНА ШКОЛА ПОЛІТИЧНОЇ ЕКОНОМІЇ Розвиток капіталістичних відносин спричинив занепад меркантилізму передовсім в Англії найбільш економічно розвинутій країні. Інтереси буржуазії переміщуються зі сфери обігу у сферу виробництва. На перший план виходить проми
17331. ЕВОЛЮЦІЯ КЛАСИЧНОЇ ПОЛІТИЧНОЇ ЕКОНОМІЇ В ПЕРШІЙ ПОЛОВИНІ ХІХ СТОЛІТТЯ. ЗАВЕРШЕННЯ КЛАСИЧНОЇ ТРАДИЦІЇ 309 KB
  Еволюція класичної політичної економії в першій половині ХІХ століття. завершення класичної традиції Класична школа політичної економії започаткована Адамом Смітом і Давидом Рікардо справила великий вплив на дальший розвиток економічної науки та формуванн...
17332. КРИТИЧНИЙ НАПРЯМ ПОЛІТИЧНОЇ ЕКОНОМІЇ. ФОРМУВАННЯ СОЦІАЛІСТИЧНИХ ІДЕЙ 97 KB
  КРИТИЧНИЙ НАПРЯМ ПОЛІТИЧНОЇ ЕКОНОМІЇ. ФОРМУВАННЯ СОЦІАЛІСТИЧНИХ ІДЕЙ Початок XIX ст. ознаменувався бурхливим розвитком капіталізму що був прискорений промисловим переворотом. Розвиток капіталістичних відносин супроводжувався занепадом і розкладом дрібного виро
17333. ЕКОНОМІЧНІ ВЧЕННЯ ЗАХІДНОЄВРОПЕЙСЬКИХ СОЦІАЛІСТІВ-УТОПІСТІВ 150 KB
  ЕКОНОМІЧНІ ВЧЕННЯ ЗАХІДНОЄВРОПЕЙСЬКИХ СОЦІАЛІСТІВУТОПІСТІВ Економічна теорія особлива форма переосмислення дійсності з метою її вдосконалення. Вона завжди виходила з того що економічне життя суспільства є базовим щодо інших сторін суспільного буття і виз...
17334. ВИНИКНЕННЯ АЛЬТЕРНАТИВНОЇ ШКОЛИ ПОЛІТИЧНОЇ ЕКОНОМІЇ. НІМЕЦЬКА НАЦІОНАЛЬНА ПОЛІТЕКОНОМІЯ 146 KB
  Виникнення альтернативної школи політичної економії. Німецька національна політекономія У XIX cт. доктрина Адама Сміта користувалася загальним визнанням залишаючи далеко позаду інші економічні теорії. Хоча послідовники класичної школи пропонували власні кор
17335. МАРЖИНАЛІЗМ. СТАНОВЛЕННЯ НЕОКЛАСИЧНОЇ ТРАДИЦІЇ В ЕКОНОМІЧНІЙ ТЕОРІЇ 181.5 KB
  МАРЖИНАЛІЗМ. СТАНОВЛЕННЯ НЕОКЛАСИЧНОЇ ТРАДИЦІЇ В ЕКОНОМІЧНІЙ ТЕОРІЇ В останній третині ХІХ ст. в економічній теорії виникла нова течія маржиналізм яка згодом стала визначальним напрямом розвитку політичної економії. Обєктивна зумовленість її появи поляга
17336. ЕКОНОМІЧНА ДУМКА В РОСІЇ 174 KB
  ЕКОНОМІЧНА ДУМКА В РОСІЇ На стані російської суспільної у тім числі економічної думки ХІХ ст. позначились особливості історичного розвитку країни. Якщо на Заході економічна думка вирішувала проблеми капіталізму як реально існуючого способу виробництва то прогре...
17337. ЕКОНОМІЧНА ДУМКА В УКРАЇНІ 269.5 KB
  ЕКОНОМІЧНА ДУМКА В УКРАЇНІ Економічна думка в Україні має багатовікову історію. У цьому розділі розглянуто лише економічну думку другої половини ХІХ ст. коли відбувалися величезні зрушення в економіце та соціальній структурі суспільства. Ліквідація кріпацтва при
17338. КЕЙНСІАНСТВО ТА ЙОГО ОСОБЛИВОСТІ В РІЗНИХ КРАЇНАХ 209.5 KB
  КЕЙНСІАНСТВО ТА ЙОГО ОСОБЛИВОСТІ В РІЗНИХ КРАЇНАХ Сучасна захiдна економiчна теорiя характеризується неоднорідністю наявністю багатьох напрямків шкіл течій. Така різноманітність є наслідком передовсім розбіжностей у визначенні предмета дослідження й теоретичног