Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Zecimal
01001000 2^6 + 2^3 = 64 + 8 = 72
01000101
01001100
01001100
01001111
00100001
3
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Hexa
01001000 0100 | 1000 4|8 48h
01000101
01001100
01001100
01001111
00100001
4
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Text???
01001000
01000101
01001100
01001100
01001111
00100001
5
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Condiții pentru codul alfanumeric
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Condiții pentru codul alfanumeric
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Codul ASCII pe 7 biți
16
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Codul ASCII - 8
Exemplu:
18
......
4300110100
4200100100
4100010100
hC
hB
hA
......
6300110110
6200100110
6100010110
hc
hb
ha
......
32001000112
31000100111
30000000110
h
h
h
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Codul ASCII extins pe 8 biți
19
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Codul UNICODE
22
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
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
ARHITECTURA CALCULATOARELOR - Concepte Fundamentale
Ce scrie?!
01001000
01000101
01001100
01001100
01001111
00100001
HELLO!
http://www.convertbinary.com/
24