Чарльз Петцольд - Код. Тайный язык информатики

Подобные проблемы типичны при использовании кодов переключения. Несмотря на безусловную экономичность кода Бодо, предпочтительнее было бы остановиться на уникальных кодах для цифр и знаков препинания, а также отдельных кодах для строчных и прописных букв.

Если мы хотим выяснить, сколько бит нам необходимо для создания лучшей по сравнению с кодом Бодо системы кодирования символов, нужно просто сложить их: 52 кодовых слова — для прописных и строчных букв, десять кодовых слов — для цифр от 0 до 9. Это уже 62 кодовых слова. Если добавить несколько знаков препинания, получим 64 кодовых слова, а значит, нам нужно более шести бит. Однако мы еще не скоро превысим значение в 128 символов, при котором потребуются восемь бит.

Как видите, необходимы семь бит для представления символов английского текста, если мы хотим обойтись без переключения между буквами нижнего и верхнего регистра.

Что же это за коды? Фактически коды могут быть любыми. Если бы мы собирались создать собственный компьютер, собрать для этого все необходимые аппаратные средства, сами его запрограммировать и никогда не использовать для подключения к любой другой машине, мы могли бы придумать собственные коды. Все, что нужно, — это назначить уникальный код каждому символу, который мы собираемся использовать.

Поскольку компьютеры редко создаются и работают отдельно друг от друга, разумнее было бы договориться о применении одних и тех же кодов. Таким образом сконструированные нами компьютеры могут быть более совместимыми друг с другом и, вероятно, смогут даже обмениваться текстовой информацией.

Кроме того, не следует присваивать коды случайным образом. Так, когда мы работаем с текстом на компьютере, назначение последовательных кодов буквам алфавита дает некоторые преимущества. Например, этот метод упорядочивания упрощает сортировку по алфавиту.

К счастью, такой стандарт уже разработан: Американский стандартный код для обмена информацией (American Standard Code for Information Interchange, ASCII). Он был принят в 1967 году и остается одним из важнейших во всей компьютерной индустрии. Однако у него есть одно исключение (о котором расскажу позднее). Работая с текстом на компьютере, вы можете быть уверены, что стандарт ASCII каким-то образом задействован в этом процессе.

ASCII — это 7-битный код, использующий двоичные значения в диапазоне от 0000000 до 1111111, которые соответствуют шестнадцатеричным кодам от 00h до 7Fh. Давайте разберем коды ASCII. Начнем не с самого начала, поскольку первые 32 кода концептуально немного сложнее остальных, а со второй группы, состоящей из 32 кодов, которая включает знаки препинания и десять цифр. В следующей таблице перечислены шестнадцатеричные коды и соответствующие им символы.

Обратите внимание: код 20h соответствует пробелу, отделяющему слова друг от друга.

Следующие 32 кода — прописные буквы и некоторые дополнительные знаки препинания. Кроме значка @ и символа подчеркивания, эти знаки обычно отсутствуют на пишущих машинках, однако являются стандартными для компьютерных клавиатур.

Следующая группа из 32 символов: все строчные буквы и некоторые дополнительные знаки препинания, которые, опять же, редко встречаются на пишущих машинах.

В этой таблице отсутствует последний символ, соответствующий коду 7Fh. Приведенные выше три таблицы содержат в общей сложности 95 символов. Поскольку код ASCII является 7-битным, он допускает использование 128 кодов, поэтому нам должно быть доступно еще 33 кода, до которых мы скоро и доберемся.

Текстовая строка Hello, you! («Привет тебе!») может быть представлена в кодировке ASCII с использованием следующих шестнадцатеричных кодов.

Hello, you!

48 65 6C 6C 6F 2C 20 79 6F 75 21

Обратите внимание на запятую (код 2C), пробел (код 20) и восклицательный знак (код 21), а также на коды, соответствующие буквам. Представление короткого предложения I am 12 years old («Мне 12 лет») в кодировке ASCII следующее.

I am 12 years old.

49 20 61 6D 20 31 32 20 79 65 61 72 73 20 6F 6C 64 2E

Число 12 в этом предложении отображено шестнадцатеричными числами 31h и 32h, то есть кодами ASCII для цифр 1 и 2. Когда число 12 — часть текста, его нельзя представлять с помощью шестнадцатеричных кодов 01h и 02h, BCD-кода 12h или шестнадцатеричного кода 0Ch. Все эти коды имеют в системе ASCII совершенно другие значения.

Конкретная прописная буква в системе ASCII отличается от своей строчной версии на 20h. Этот факт позволяет легко написать код, который, например, переводит текстовую строку в верхний регистр. Предположим, что определенная область памяти содержит текстовую строку, по одному символу на байт. Следующая подпрограмма для процессора 8080 предполагает, что адрес первого символа в текстовой строке хранится в регистре HL. Регистр C включает длину этой текстовой строки, то есть количество символов.

Оператор, который вычитает 20h из кода строчной буквы для ее преобразования в прописную, можно заменить следующим фрагментом.

ANI A, DFh

Инструкция ANI (AND Immediate) выполняет побитовую операцию И между значением в аккумуляторе и значением DFh, которое в двоичном формате равно 11011111. Под словом «побитовая» подразумеваю, что такая команда выполняет операцию И между каждой парой соответствующих битов, составляющих два числа. Эта операция И сохраняет все биты, содержащиеся в аккумуляторе (A), за исключением третьего слева, значение которого задается равным 0, что, в свою очередь, преобразует строчную букву ASCII в прописную.

Приведенные выше 95 кодов — это так называемые печатные символы , поскольку они имеют графическое представление. Кроме них в кодировке ASCII также предусмотрено 33 управляющих символа , которые не имеют графического представления, но выполняют определенные функции. Для полноты приведу эти 33 управляющих символа. Не беспокойтесь, если они покажутся вам непонятными. Кодировка ASCII изначально предназначалась для использования в телетайпах, поэтому многие из ее кодов в настоящее время потеряли свое значение.

Управляющие символы в данном случае могут использоваться наряду с печатными для элементарного форматирования текста. Это проще всего понять, если вы подумаете о таком устройстве, как телетайп или простой принтер, который отпечатывает на странице символы под воздействием потока кодов ASCII. Получив код символа, печатающая головка устройства наносит символ и перемещается на одну позицию вправо. Наиболее важные управляющие символы изменяют это нормальное поведение.