ției - Catedra de Ingineria Calculatoarelor şi ...RO).pdf · Suportat de multe sisteme de operare, navigatoare moderne de Internet şi multe alte produse. 20. ARHITECTURA CALCULATOARELOR

Arhitectura

Calculatoarelor

Cătălina Mancaș Dan Mancaș

[email protected] [email protected]

Universitatea din Craiova

Facultatea de Automatică, Calculatoare și Electronică

Catedra de Ingineria Calculatoarelor și Comunicații

Forme de reprezentare a informației

în calculatoarele digitale

ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale

Ce scrie?!

01001000

01000101

01001100

01001100

01001111

00100001

2

http://software.ucv.ro/~aion/index.html


Zecimal

01001000 2^6 + 2^3 = 64 + 8 = 72

01000101

01001100

01001100

01001111

00100001

3



Hexa

01001000 0100 | 1000 4|8 48h

01000101

01001100

01001100

01001111

00100001

4



Text???

01001000

01000101

01001100

01001100

01001111

00100001

5



Introducere

Calculatoarele prelucrează:

– informaţie numerică;

– informaţie alfanumerică: litere, semne de punctuaţie, semne aritmetice, caractere speciale etc.

Nevoie: realizarea unui cod care să includă:

– 26 de litere mari din alfabetul englez (A, B, ...Z);

– 26 de litere mici din alfabet (a,b,...z);

– 10 cifre zecimale (0,1,2,...9);

– semne de punctuaţie (, ; . ! ?);

– simboluri pentru caractere speciale sau mnemonice pentru diferite comenzi (DEL, ESC, CR etc);

– simboluri pentru operaţii aritmetice (+,-, *, /), etc.

6



Introducere

Definiţie: Se numeşte simbol acel semn grafic care reprezintă o literă, o cifră, un semn de punctuaţie, un semn din matematică etc;

Definiţie: Reuniunea tuturor semnelor utilizate în sistemul de calcul se numeşte alfabetul sistemului de calcul;

=> alfabetul extern al calculatorului;

=> standardizarea alfabetului extern.

Fiecărui simbol îi corespunde în interiorul calculatorului o combinaţie binară particulară numită cod intern;

Modul de codificare al informaţiei alfanumerice a evoluat de la cuvinte de 6 biţi la cele de 8 biţi.

7



Condiții pentru codul alfanumeric

1) Lungimea combinaţiei de cod trebuie să fie suficient de mare pentru a permite codificarea binară a întreg setului de caractere, simboluri sau comenzi;

Cu n biţi se pot codifica 2n combinaţii sau caractere.

În prezent s-au adoptat coduri de 8 biţi care asigură codificarea a cel mult 256 caractere alfanumerice.

2) Corelaţia convenabilă cu dimensiunea UIA (Unitatea Informaţională Adresabilă);

O UIA ocupă o locaţie de memorie. Sistemele de codificare

alfanumerice ar trebui să asigure o lungime a combinaţiei egală cu un UIA, pentru a ocupa o locaţie în memorie.

UIA cea mai răspândită este pe 8 biţi, de aceea o lungime recomandată pentru codul alfanumeric este de 8 biţi pentru a asigura o aşezare compactă a informaţiei în memorie.

8




3) Corelaţia convenabilă cu reprezentarea numerelor zecimale;

Pentru reprezentarea numerelor zecimale se folosesc coduri binar zecimale (BCD-Binary Code Decimal) pe 4 biţi;

Codificarea alfanumerică pe 8 biţi ar încorpora strict 2 coduri binar zecimale => într-o locaţie de memorie pe 8 biţi se pot plasa exact 2 cifre zecimale.

4) Codul propus trebuie să încorporeze unele facilităţi numerice pentru a asigura realizarea unor operaţii pe informaţia alfanumerică;

Principiul ponderării: la o secvenţă ordonată de caractere alfanumerice să corespundă o secvenţă crescătoare binară prin codificare => permite compararea.

9




Definiţie: Se numeşte principiu ponderat în codificarea informaţiei alfanumerice acea regulă prin care unor entităţi crescătoare, în secvenţă, de simboluri alfanumerice, să le corespundă ponderi crescătoare;

Exemplu:

Literele alfabetului formează o secvenţă crescătoare A…Z; Lui A îi corespunde o pondere minimă, iar lui Z o pondere maximă;

Astfel, prelucrarea alfanumerică se reduce de obicei la succesiuni de comparaţii binare în vederea realizării de clasificări, ordonări alfanumerice.

5) A rezultat necesitatea unui cod alfanumeric pe 8 biţi încorporând principiul ponderării.

10



Coduri alfanumerice

Multe dintre codurile alfanumerice existente au venit din domeniul telecomunicaţiilor;

S-au impus 2 tipuri de coduri: EBCDIC şi ASCII;

EBCDIC: 8 biți;

ASCII: codul american de telecomunicații (7 biți), extins pe 8 biți pentru a putea fi folosit în calculatoarele digitale ;

ASCII-8;

Există situaţii unde setul alfanumeric este mai larg şi se foloseşte codul pe 16 biţi;

Unul dintre cele mai folosite coduri la ora actuală care poate reprezenta o gamă largă de simboluri este UNICODE pe 16 biţi.

11



Codul EBCIDIC

Extended Binary–Coded Decimal Interchange Code;

IBM (International Business Machines);

În România: pe calculatoarele din familia FELIX C;

8 biți;

256 simboluri;

Principiul ponderării;

Majoritatea calculatoarelor acceptă ambele coduri: EBCIDIC și ASCII;

Conversia spre aceste coduri și conversia inversă este realizată în unitățile de intrare/ieșire.

12



Codul EBCIDIC

13

00 NUL

01 SOH

02 STX

03 ETX

04 PF

05 HT

06 LC

07 DEL

08

09

0A SMM

0B VT

0C FF

0D CR

0E SO

0F SI

10 DLE

11 DC1

12 DC2

13 TM

14 RES

15 NL

16 BS

17 IL

18 CAN

19 EM

1A CC

1B CU1

1C IFS

1D IGS

1E IRS

1F IUS

20 DS

21 SOS

22 FS

23

24 BYP

25 LF

26 ETB

27 ESC

28

29

2A SM

2B CU2

2C

2D ENQ

2E ACK

2F BEL

30

31

32 SYN

33

34 PN

35 RS

36 UC

37 EOT

38

39

3A

3B CU3

3C DC4

3D NAK

3E

3F SUB

40 SP

41

42

43

44

45

46

47

48

49

4A ¢

4B

4C <

4D (

4E +

4F |

50 &

51

52

53

54

55

56

57

58

59

5A !

5B $

5C .

5D )

5E :

5F ¬

60 –

61 /

62

63

64

65

66

67

68

69

6A ‘

6B ,

6C %

6D _

6E >

6F ?

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

7A :

7B #

7C @

7D `

7E =

7F “

80

81 a

82 b

83 c

84 d

85 e

86 f

87 g

88 h

89 i

8A

8B

8C

8D

8E

8F

90

91 j

92 k

93 l

94 m

95 n

96 o

97 p

98 q

99 r

9A

9B

9C

9D

9E

9F

A0

A1 ~

A2 s

A3 t

A4 u

A5 v

A6 w

A7 x

A8 y

A9 z

AA

AB

AC

AD

AE

AF

B0

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

B8

B9

BA

BB

BC

BD

BE

BF

C0 {

C1 A

C2 B

C3 C

C4 D

C5 E

C6 F

C7 G

C8 H

C9 I

CA

CB

CC

CD

CE

CF

D0 }

D1 J

D2 K

D3 L

D4 M

D5 N

D6 O

D7 P

D8 R

D9

DA

DB

DC

DD

DE

DF

E0 \

E1

E2 S

E3 T

E4 U

E5 V

E6 W

E7 X

E8 Y

E9 Z

EA

EB

EC

ED

EE

EF

F0 0

F1 1

F2 2

F3 3

F4 4

F5 5

F6 6

F7 7

F8 8

F9 9

FA |

FB

FC

FD

FE

FF

Coloană:

codul caracterului în hexa

+

simbolul caracterului codificat


Codul ASCII

American Standard Code for Information Interchange - Codul Standard American pentru Schimbul de Informaţie;

Cel mai comun (sau cel mai răspândit);

Cel mai reuşit standard realizat vreodată;

A apărut în anii ’60;

Standardizat în 1986 (ANSI X3.4, RFC 20, ISO/IEC 646:1991, ECMA-6) de către American National Standards Institute (Institutul Naţional American pentru Standarde).

Un cod pe 7 biţi;

Folosit în sistemele de comunicaţii din SUA;

Pune la dispoziţie 128 de caractere cu coduri între 0 şi 127;

Posedă facilitatea de ponderare.

14



Codul ASCII pe 7 biți

15

000 001 010 011 100 101 110 111

0000 NUL DLE SP 0 @ P ` p

0001 SOH DC1 ! 1 A Q a q

0010 STX DC2 “ 2 B R b r

0011 ETX DC3 # 3 C S c s

0100 EOT DC4 $ 4 D T d t

0101 ENQ NAK % 5 E U e u

0110 ACK SYN & 6 F V f v

0111 BEL ETB ‘ 7 G W g w

1000 BS CAN ( 8 H X h x

1001 HT EM ) 9 I Y i y

1010 LF SUB * : J Z j z

1011 UT ESC + ; K | k {

1100 FI FS , < L \ l ;

1101 CR GS - = M m }

1110 SO RS . > N n ~

1111 SI US / ? O o DEL

456 ,, bbb0123 ,,, bbbb


Codul ASCII pe 7 biți

16


Codul ASCII - 8

Codul ASCII a fost extins la 8 biţi pentru utilizarea în calculatoarele digitale şi a devenit ASCII-8;

Cel de-al 8-lea bit (b7) este bitul MSB şi are 3 variante de interpretare:

– întotdeauna este 0;

– bit de paritate pentru asigurarea protecţiei informaţiei;

– se defineşte un set alternant pe 8 biţi extinzând alfabetul de la 128 la 256 simboluri.

Fiecare combinaţie ASCII este reprezentată pe 8 biţi. Ei se împart în 2 tetrade:

– tetrada superioară - numită zonă;

– tetrada inferioară - numită digit.

Fiecare tetradă se reprezintă printr-o cifră hexa.

17



Codul ASCII - 8

Exemplu:

18

......

4300110100

4200100100

4100010100

hC

hB

hA

......

6300110110

6200100110

6100010110

hc

hb

ha

......

32001000112

31000100111

30000000110

h

h

h


Codul ASCII extins pe 8 biți

19


Codul UNICODE

Nevoie: realizarea unui nou cod mai cuprinzător;

Cod alfanumeric pe 16 biţi;

Furnizează un număr unic pentru fiecare caracter, indiferent de platformă, aplicaţie sau limba folosită;

Adoptat de multe companii de vârf, cum ar fi IBM, Apple, HP, JustSystem, Microsoft, Oracle, SAP, Sun, Sybase, Unisys etc.;

Necesar standardelor moderne ca de exemplu XML, Java, ECMAScript (JavaScript), LDAP, CORBA 3.0, WML etc.;

Reprezintă implementarea oficială a standardului ISO/IEC 10646:2003;

Suportat de multe sisteme de operare, navigatoare moderne de Internet şi multe alte produse.

20



Codul UNICODE

Ultima versiune apărută a codului este Unicode 4.1;

Codul Unicode este reprezentat pe 16 biţi => 216=65536 simboluri;

Codul fiecărui simbol se prezintă ca un grup de 4 cifre hexa;

Cele mai comune moduri de reprezentare sunt UTF (Unicode Transformation Format - Formatul de Transformare Unicode) şi UCS (Universal Character Set - Setul de Caractere Universale);

Toate caracterele reprezentate în ASCII-8 au acelaşi cod şi în Unicode doar că acesta este reprezentat pe 16 biţi, adică între codurile 0000h-007Fh.

21



Codul UNICODE

22


Consorțiul UNICODE

Organizaţie non-profit;

Dezvoltarea, extinderea şi promovarea standardului Unicode;

Membrii: o gamă largă de întreprinderi şi organizaţii din domeniul informaticii şi tehnologiei informaţiei;

Finanţat numai din cotizaţiile membrilor săi;

Membru: toate organizaţiile şi persoanele particulare din toată lumea care doresc să susţină şi să participe la extinderea şi implementarea standardului Unicode.

23



Ce scrie?!

01001000

01000101

01001100

01001100

01001111

00100001

HELLO!

http://www.convertbinary.com/

24


Documents

ției - Catedra de Ingineria Calculatoarelor şi ...RO).pdf · Suportat de multe sisteme de operare, navigatoare moderne de Internet şi multe alte produse. 20. ARHITECTURA CALCULATOARELOR