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

6391. Объекты в языке JavaScript 106.95 KB
  Объекты. В языке JavaScript не предусмотрены средства для работы с классами в том виде, в котором они реализованы в C++ или Java. Разработчик сценария не может создать подкласс на основе существующего класса, переопределить метод или выполнить какую...
6392. Объекты в Web-программировании 39.8 KB
  Чтобы вызвать метод setTimeout () объекта Window, достаточно указать имя этого метода и задать параметры, а чтобы узнать имя окна, можно обратиться к свойству name. Обращение document.write () означает то же самое, что и window.document.write (), об...
6393. Основы Web-программирования на PHP 29.74 KB
  PHP. Быстрый старт. Первая программа на PHP. Вставив инструкцию print междуPHP-тегами, мы даем команду серверу послать приветствие Hello, world! в браузер. Это аналогично тому, что мы ввели данный текст в HTML-код...
6395. Мировоззрение и его исторические типы 72.5 KB
  Мировоззрение и его исторические типы Менталитет и мировоззрение Мировоззрение в современную эпоху Исторические типы мировоззрения Мифология как исторически первый тип мировоззрения Религия как тип мировоззрения Ме...
6396. Философия как тип мировоззрения 62.5 KB
  Философия как тип мировоззрения Философия и другие типы мировоззрения Структура философии Различные типы философствования Философия и другие типы мировоззрения Любое мировоззрение связано с осмыслением мира, выявлением смысла. В ми...
6397. История философии и ее связь с историческим процессом 99 KB
  История философии и ее связь с историческим процессом Происхождение философии Основные этапы развития европейской философии Особенности развития русской философии Происхождение философии. Философия возникла одновременно в древнейших...
6398. Материя как предмет философского осмысления 66.5 KB
  Материя как предмет философского осмысления Онтология и проблема бытия Проблема материи в истории философии Атрибуты материи Онтология и проблема бытия Одним из центральных разделов философии является онтология - уче...
6399. Сознание как проблема философии 58 KB
  Сознание как проблема философии Основные философские позиции по проблеме сознания Теория отражения. Основные философские позиции по проблеме сознания. Представители объективного идеализма (Платон, Гегель) трактуют сознание, дух как вечное п...